[发明专利]一种整合经济性模型预测控制的微电网控制器

说明书

本发明公开了一种整合经济性模型预测控制的微电网控制器，包括控制功能结构和硬件结构；所述控制功能结构包括算法层模块、控制层模块和设备层模块；算法层模块将负荷曲线、电价波动、电网调度指令以及光伏发电功率预测信息进行集中处理，通过运筹学优化算法求解器，得出最优的微电网内部调度策略；控制层模块完成对设备层指标的上通下达，通过高通量数据采集与处理，将设备数据进行实时处理，并上传至算法层模块；在控制功能结构的工作过程中需要根据不同时间尺度下的信息的采集与处理，做出对应的划分；当前硬件基于不同时间尺度下，对数据采集及预测控制算法处理进行拆分，在慢速响应的情境下，对粗颗粒度数据进行分析与决策。

技术领域

本发明属于微电网技术领域，具体是一种整合经济性模型预测控制的微电网控制器。

背景技术

微电网是一种新型电网，作为对标传统大电网的微型版，整合了分布式发电、储能、负荷调控等多种子系统单元，并与主电网交互中，可切换并网与离网两种运行状态。微电网技术将是以新能源占比越来越大的新型电力系统的主要组成部分，也是未来用户侧能源系统的主要形态。

但是当前的模型预测控制算法(MPC)的解决方案，通常针对初次控制与二次控制，缺乏经济性优化模型，因此没有办法到达全局的经济最佳点，这些缺陷，主要体现在目标方程中的成本项。

电价模型不完备，仅考虑电能量电价，对需量电价无法处理，也无法针对现货交易市场的价格波动，随机发生的需求响应价格进行联动。因此即便达成经济最优，也是在输入条件缺陷的情况下所达成的最优，无法实现全局的效益最优。

发明内容

为了解决上述方案存在的问题，本发明提供了一种整合经济性模型预测控制的微电网控制器。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种整合经济性模型预测控制的微电网控制器，包括控制功能结构和硬件结构；

所述控制功能结构包括算法层模块、控制层模块和设备层模块；

算法层模块将负荷曲线、电价波动、电网调度指令以及光伏发电功率预测信息进行集中处理，通过运筹学优化算法求解器，得出最优的微电网内部调度策略；

控制层模块完成对设备层指标的上通下达，通过高通量数据采集与处理，将设备数据进行实时处理，并上传至算法层模块；

在控制功能结构的工作过程中需要根据不同时间尺度下的信息的采集与处理，做出对应的划分；

当前硬件基于不同时间尺度下，对数据采集及预测控制算法处理进行拆分，在慢速响应的情境下，对粗颗粒度数据进行分析与决策，包含获取外界信息；控制算法在基于类稳态的情况下，将外接信息进行处理，经过预测算法与稳态控制参数的优化计算，获得对实时控制算法的目标设定值，驱动实时响应的执行。

实时响应参数的计算，基于对SCADA系统的实时数据采集，在秒级维度，进行快速计算，获得对各类型子系统的控制指令，完成控制。

硬件结构包括控制主机、数据采集模块、拓展接口和辅助设备，所述控制主机用于协议转化，调度优化算法部署，控制指令生成等功能，控制主机包括数据采集与下位机协议解析模块、运算处理器以及上位通信模块；运算处理器划分为瞬态控制模块与稳态控制模块，用以满足不同时序下的运算处理；

拓展接口用于对接设备；辅助设备根据对应的应用场景进行设置；

算法层模块内设有目标函数，优化目标在于每一个优化周期中，保持未来96个控制周期的总电费支出最低；目标函数为：