[发明专利]一种基于双层有向图的多微网优化协调运行控制方法

说明书

本发明公开了一种基于双层有向图的多微网优化协调运行控制方法，该方法首先建立多微网优化协调运行控制架构，将多微网系统与双层有向图建立对应关系；然后利用双层有向图表示各代理之间的通信网络；最后根据双层有向图表示的通信网络分别设计分布式控制策略：下层控制利用一致性算法通过信息迭代修正下垂控制参数，实现分布式电源输出电压、频率的二次控制以及功率均分；上层控制用以调节网间功率互济，使多微网系统在不同情况下的运行更加合理。本发明不仅综合考虑各子微网的电压、频率稳定以及网间功率交互问题，还通过对多微网运行工况的划分，满足了各子微网运行的独立性和个性化需求。

技术领域

本发明涉及多微网优化协调控制领域，尤其涉及一种基于双层有向图的多微网优化协调运行控制方法。

背景技术

在碳中和背景下的电力清洁低碳化将加快推动传统电力系统积极向以可再生能源为主体的新型电力系统发展，利用这些可再生能源以及本地化石燃料进行发电供能的技术称为分布式发电，所述分布式发电技术目前得到广泛应用，新型电力系统中会有大量分布式电源DG接入。传统电力系统依靠集中式电能调度架构对电能进行管理，由于分布式发电在地理位置上呈现分散特征，所以大规模分布式电源(Distributed Generation, DG)接入会使配电网从辐射状结构转变为多电源结构，改变配电网中的潮流分布，所以导致传统的集中式电能调度架构不再适用于新型电力系统。微电网(Microgrid, MG)作为DG与配电网之间的枢纽，是推动电力系统转型、实现可再生能源高效利用的重要方式；在这样的背景下需要微电网MG将这些分布式电源DG进行就地整合，形成一个自治系统，发挥分布式电源DG的最高效能；同时，一定区域内多个临近的微电网可互联形成多微网系统。在互联运行模式下，临近的微电网可以协同运行并且相互支撑，大大提升了系统可再生能源的消纳水平和相互间的供电可靠性。然而与单个微电网相比，多微网系统的结构更加复杂，微电网间存在更多的功率、信息交互，如何综合考虑各子微网的电压、频率稳定以及网间灵活、合理的功率交互仍是亟待解决的关键问题。

近年来，有相关研究将集中式方法和分散式方法应用于多微网的运行控制中。集中式控制虽然能够实现整个系统的全局可观，但过于依赖中央控制器，单点故障会降低系统的可靠性；分散式控制虽然可靠性高，但仅仅依赖局部信息无法实现全局优化。分布式控制能够解决集中式与分散式控制的不足，由于其仅依靠局部信息交互即可实现分布式电源DG间的协调运行，在微电网领域中逐渐得到广泛应用。在多微网的分布式控制研究中，文献[何红玉, 范丽, 韩蓓, 等.基于一致性协议的多微网协调控制[J]. 电网技术, 2017, 41(4): 1269-1276]设计双层一致性算法，即微电网间基于一致性算法实现功率分配，DG之间基于一致性算法实现调频调压，维持多微网电压、频率稳定；文献[于国星, 宋蕙慧, 侯睿,等. 柔性直流互联孤岛微网群的分布式频率协同控制[J].电力系统自动化, 2020, 44(20): 103-111.]使微电网间的换流器参与到分布式信息交互中，网内DG只需跟踪换流器即可恢复频率；文献[LAI Jingang, LU Xiaoqing, YU Xinghuo, et al. Cluster-Oriented distributed cooperative control for multiple AC microgrids[J]. IEEETransactions on Industrial Informatics, 2019, 15(11): 5906-5918.]将多微网系统映射为网间和网内双层稀疏通信网络，网间控制实现多微网的功率分配并向每个微电网提供电压、频率参考值，网内控制负责调节各DG的输出电压和频率；文献[GONG Pingping, LUZiguang, LIN Jingyu, et al. Distributed secondary control based on clusterconsensus of inhibitory coupling with power limit for isolated multi-microgrid[J]. IET Generation, Transmission Distribution, 2019, 13(18): 4114−4122.]及文献[LIU Wei, GU Wei, XU Yinliang, et al. General distributedsecondary control for multi-microgrids with both PQ-controlled and droop-controlled distributed generators [J]. IET Generation, Transmission andDistribution, 2017, 11(3): 707-718.]提出分组一致性控制策略，该策略能够达到多目标一致状态，实现不同微电网内的功率分配。但是，在现有的这些多微网分布式控制策略中，当系统内某个节点功率变化时，在一致性协议的作用下，所有节点都会参与调节，这会增加控制器的计算任务，并且无法顾及子微网的独立性以及个性化需求。