考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單三相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單三相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法。該方法考慮系統(tǒng)三相不平衡約束，基于粒子群算法優(yōu)化各子微網(wǎng)網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線功率值，同時基于各儲能系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)決策出各儲能出力。經(jīng)實例驗證，所提方法能夠滿足聯(lián)絡(luò)線功率指令要求并有效減少系統(tǒng)三相不平衡度。由于協(xié)調(diào)控制過程屬于并行調(diào)節(jié)，各子微網(wǎng)共同參與聯(lián)絡(luò)線功率調(diào)節(jié)過程，因此功率協(xié)調(diào)控制時間較短，可以迅速到達功率指令值；以三相不平衡度作為多微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率協(xié)調(diào)控制約束條件，降低系統(tǒng)三相不平衡度，減少配電網(wǎng)變壓器設(shè)備損耗及電網(wǎng)電能損耗?？紤]配網(wǎng)調(diào)度情況下的單三相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法降低了光儲型微電網(wǎng)的不平衡度和損耗，抑制微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線功率波動，減少微電網(wǎng)對電網(wǎng)的不利影響，提高微電網(wǎng)工程的實用性。
【專利說明】
考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單H相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及多微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單= 相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)是一種將分布式電源、負荷、儲能裝置、變流器W及監(jiān)控保護裝置有機整合 在一起的小型發(fā)配電系統(tǒng)。憑借微電網(wǎng)的運行控制和能量管理等關(guān)鍵技術(shù)，可W實現(xiàn)其并 網(wǎng)或孤島運行、降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來的不利影響，最大限度地利用分布式 電源出力，高供電可靠性和電能質(zhì)量?？紤]風(fēng)、光等分布式電源輸出具有間歇性、隨機性等 特點，如何抑制微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線功率波動，減少微電網(wǎng)對電網(wǎng)的不利影響，受到廣 泛關(guān)注。隨著微網(wǎng)大規(guī)模接入電網(wǎng)，一定區(qū)域內(nèi)多個鄰近微網(wǎng)因互聯(lián)互供所需而形成多微 網(wǎng)系統(tǒng)。在微網(wǎng)向智能電網(wǎng)發(fā)展的過程中，多微網(wǎng)系統(tǒng)成為繼單微網(wǎng)之后的新型電網(wǎng)研究 熱點，而如何協(xié)調(diào)多個子微網(wǎng)高效可靠運行是多微網(wǎng)的研究核屯、及熱點問題。
[0003] 現(xiàn)有關(guān)于多微網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線協(xié)調(diào)控制的研究多針對多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部功率協(xié)調(diào)優(yōu)化，未 考慮配網(wǎng)調(diào)度W及多微網(wǎng)系統(tǒng)對配網(wǎng)的影響。單=相混聯(lián)多微網(wǎng)中單相子微網(wǎng)間功率缺額 必然存在差異，不同的功率缺額注入到某一相時，可能引起=相不平衡現(xiàn)象。低壓配電網(wǎng)若 長期運行在=相電流不平衡狀態(tài)，不僅增加低壓線路的電能損耗，還增加配電變壓器，甚至 高壓線路的損耗，減少設(shè)備使用壽命。為減少=相不平衡現(xiàn)象對配電網(wǎng)造成的不利影響，規(guī) 定=相電流不平衡度不應(yīng)超過15%。
[0004] 經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，一種基于預(yù)測控制的多微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制方法(發(fā)明 專利:CN201510050905.4)利用對偶分解方法將多微網(wǎng)系統(tǒng)分解成多個動態(tài)關(guān)聯(lián)的子微網(wǎng) 系統(tǒng);然后引入拉格朗日協(xié)調(diào)因子將問題轉(zhuǎn)化為針對每個子微網(wǎng)兩層遞階優(yōu)化問題，分散 求解;最后利用梯度迭代算法進行協(xié)調(diào)，得到各個子微網(wǎng)的功率參考值，經(jīng)過收發(fā)信模塊為 各個子微網(wǎng)提供功率參考值信號，實現(xiàn)多微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制。該控制方法能夠充分利用多個子 微網(wǎng)，實現(xiàn)多微網(wǎng)系統(tǒng)與主網(wǎng)的功率交換，使饋線功率滿足調(diào)節(jié)要求，實現(xiàn)并聯(lián)結(jié)構(gòu)的多微 網(wǎng)之間的群組協(xié)調(diào)控制。但該方法只考慮多微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部功率協(xié)調(diào)優(yōu)化，未考慮配網(wǎng)調(diào)度 W及多微網(wǎng)系統(tǒng)對配網(wǎng)的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提出了考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單=相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法，所提方法 可滿足各層級微電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率要求，并有效減少該系統(tǒng)=相不平衡度，降低配電網(wǎng)變壓 器設(shè)備損耗及電網(wǎng)電能損耗，提高微電網(wǎng)工程的實用性。
[0006] 考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單=相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法，該方法基于粒子群算法 優(yōu)化各子微網(wǎng)網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線功率值，同時考慮各儲能系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)決策出各儲能出力。
[0007] 進一步地，其具體步驟如下：
[000引步驟1:區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器接受調(diào)度值Pset;
[0009] 步驟2:計算各子微網(wǎng)穩(wěn)定裕度MGm[Pdis，Pch]，其中Pdis和Pch分別為子微網(wǎng)最大可放 電和充電功率；
[0010] 步驟3:基于粒子群算法，得到e<b%下各相序單相微網(wǎng)群總調(diào)度裕度MMG'A-Phase [Pdis '，Pch ']，MMG ' B-Phase [ Pdis '，Pch ']，MMG ' C-Phase [ Pdis '，Pch ']，e 為；相不平衡度，Pdis ' 和Pch ' 為各相序子微網(wǎng)群滿足=相不平衡度約束下最大可放電和充電功率，b為設(shè)定的不平衡度 規(guī)定值；
[0011] 步驟4:判斷調(diào)度值是否處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)；
[0012] 步驟5:若不處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)，則各相序微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)最大出力，控 制流程結(jié)束；
[0013] 步驟6:若處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)，由S相微網(wǎng)群和單相微網(wǎng)群的總調(diào)節(jié)能力差 異，決策其所需彌補的立相功率差額Ps-Phase和單相功率差額Pl-Phase ;
[0014] 步驟7 : Wmin {PA-Phase I + I PB-Phase I + I PG-Phase I }為優(yōu)化目標(biāo)，S相聯(lián)絡(luò)線功率不平衡 度為約束，決束二種相序子微網(wǎng)群總出力PA-Phase , PB-Phase , Pc-Phase , PA-Phase為A相出力，PB-Phase 為B相出力，Pc-Phase為C相出力；
[0015] 步驟8:按相序決策出各相序微電網(wǎng)群中各子微網(wǎng)出力。
[0016] 進一步地，所述粒子群優(yōu)化算法分別W各相序單相子微網(wǎng)群充放電功率最大化為 目標(biāo)函數(shù)，得到各相序單相子微網(wǎng)群在滿足=相不平衡度小于b%時的最大功率調(diào)節(jié)裕度， 所述目標(biāo)函數(shù)如下：
[0017]
[0018]其中，P'dis (A-Pahse)、P'dis (B-Pahse)、P'dis(C-Pahse)為各相序單相子微網(wǎng)群放電功率， P ch(A-Pahse)、P ch(B-Pahse)、P ch(C-Pahse)為各相序單相子微網(wǎng)群充電功率,fl為各相序單相子微 網(wǎng)群放電功率最大化后的總和，f2為各相序單相子微網(wǎng)群充電功率最大化后的總和。
[0019] 進一步地，所述=種相序單相子微網(wǎng)實際總出力優(yōu)化問題的求解過程可W表示如 下：
[0020] 目標(biāo)函數(shù)為：min f=min{ I PA-Phase H PB-Phase H Pc-Phase}
[0021] 優(yōu)化過程中應(yīng)滿足：
[0022]
[0023] 由上還化化結(jié)呆PA-Phase,PB-Phase,PC-Phase,根據(jù)各子微網(wǎng)功率調(diào)節(jié)能力差異決策出各 相序子微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)具體出力。該方法考慮系統(tǒng)=相不平衡約束，基于粒子群算法優(yōu) 化各子微網(wǎng)網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線功率值，同時基于各儲能系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)決策出各儲能出力。所提方 法可滿足各層級微電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功率要求，并有效減少該系統(tǒng)=相不平衡度，降低配電網(wǎng)變 壓器設(shè)備損耗及電網(wǎng)電能損耗。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：
[0025] 本發(fā)明提出了考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單=相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法。該方法考 慮系統(tǒng)=相不平衡約束，基于粒子群算法優(yōu)化各子微網(wǎng)網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線功率值，同時基于各儲 能系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)決策出各儲能出力。經(jīng)實例驗證，所提方法可滿足各層級微電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線功 率要求，并有效減少該系統(tǒng)=相不平衡度，降低配電網(wǎng)變壓器設(shè)備損耗及電網(wǎng)電能損耗。
【附圖說明】
[0026] 圖1是單S相混聯(lián)多微網(wǎng)圖。
[0027] 圖2是考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單S相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0029] 圖1是單=相混聯(lián)多微網(wǎng)圖，本發(fā)明基于該拓撲設(shè)計功率協(xié)調(diào)控制方法。
[0030] 圖2是考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單=相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法流程圖，其具體步 驟如下：
[0031 ]步驟1 :區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器接受調(diào)度值Pset;
[0032] 步驟2:計算各子微網(wǎng)穩(wěn)定裕度MGm[Pdis，Pch];
[0033] 步驟3:基于粒子群算法，得到e<15%下各相序單相微網(wǎng)群總調(diào)度裕度MMG'A-Phase
[Pdis ,Pch ],MMG B-Phase[Pdis ,Pch ],MMG C-化ase[Pdis ,Pch ];
[0034] 步驟4:判斷調(diào)度值是否處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)；
[0035] 步驟5:若不處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)，則各相序微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)最大出力，控 制流程結(jié)束；
[0036] 步驟6:若處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)，由S相微網(wǎng)群和單相微網(wǎng)群的總調(diào)節(jié)能力差 異，決策其所需彌補的功率差額Ps-Phase和Pl-Phase ;
[0037] 步驟7:隊Ilin { I PA-Phase I+ IPB-PhaseH Pc-Phase I }為優(yōu)化目標(biāo)，S相聯(lián)絡(luò)線功率不平衡 度為約束，決策S種相序子微網(wǎng)群總出力PA-Phase，PB-Phase，Pc-Phase ;
[0038] 步驟8:按相序決策出各相序微電網(wǎng)群中各子微網(wǎng)出力。
[0039] 進一步地，所述粒子群優(yōu)化算法分別W各相序單相子微網(wǎng)群充放電功率最大化為 目標(biāo)函數(shù)，得到各相序單相子微網(wǎng)群在滿足=相不平衡度小于15%時的最大功率調(diào)節(jié)裕 度，所述目標(biāo)函數(shù)如下：
[0040]
[0041] 進一步地，所述=種相序單相子微網(wǎng)實際總出力優(yōu)化問題的求解過程可W表示如 下：
[0042] 目標(biāo)函數(shù)為：min f=min{ I PA-Phase I + I PB-Phase I + I Pc-Phase I }
[0043] 優(yōu)化過程中應(yīng)滿足：
[0044]
[0045] 由上述優(yōu)化結(jié)果PA-Phase,PB-Phase,PC-Phase，根據(jù)各子微網(wǎng)功率調(diào)節(jié)能力差異決策出各 相序子微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)具體出力。
[0046] 本方法設(shè)計如下算例進行方法驗證。
[0047] 假設(shè)某一家庭小區(qū)型多微網(wǎng)中有兩個S相子微網(wǎng)MMGTl和MMGT2,兩個A相子微網(wǎng) MMGAl和MMGA2，兩個B相子微網(wǎng)MMGBl和MMGB2，一個討目子微網(wǎng)MMGC，它們共同組成單S相混 聯(lián)型多微網(wǎng)系統(tǒng)。配網(wǎng)調(diào)度功率由各子微網(wǎng)光伏、負荷、儲能共同彌補，由于光儲型多微網(wǎng) 只有儲能設(shè)備具有功率調(diào)節(jié)能力，因此調(diào)度功率差額完全由各子微網(wǎng)內(nèi)儲能設(shè)備彌補。各 子微網(wǎng)功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定裕度如表1所示。
[004引 表1
[0049]
[(K)加]
[0051] W =相不平衡度低于15%為約束條件，基于粒子群算法求得各單相子微網(wǎng)群的極 限調(diào)節(jié)裕度，即MGA = [ 10.0化W，-8 . OOkW]，MGB = [6 . OOkW，-12.90kW]，MGC = [ 9.6化W，- 9.OOkW]O
[0052] 由上述數(shù)據(jù)分析可得，多微網(wǎng)的總功率調(diào)節(jié)裕度為[49.68kW，-45.90kW]，其中S 相子微網(wǎng)群的總調(diào)節(jié)裕度為[24. OOkW,-16. OOkW]，單相子微網(wǎng)群的總調(diào)節(jié)裕度為 [25.68kW，-29.90kW]，在具體功率調(diào)節(jié)過程中可根據(jù)單S相子微網(wǎng)群功率調(diào)節(jié)能力的差異 分配功率差額。
[0053] 本算例設(shè)計=種多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制工況對所提出的功率協(xié)調(diào)控制策略進行驗 證，依次為配網(wǎng)調(diào)度指令值處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)（指令值為正/負），指令值超出多微網(wǎng) 出力范圍，具體結(jié)果如表2所示。
[0054] (1)工況一:配網(wǎng)調(diào)度指令值為+40kW。
[0055] 配網(wǎng)調(diào)度指令值處于多微網(wǎng)出力范圍內(nèi)，根據(jù)單=相子微網(wǎng)群功率調(diào)節(jié)裕度的差 異，按24.OOkW: 25.68kW的比例分配調(diào)度指令，即立相子微網(wǎng)群需出力19.32kW，單相子微網(wǎng) 群需出力20.68kW。
[0056] W各單相子微網(wǎng)充放電功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，系統(tǒng)=相不平衡度為約束條件，基 于PSO算法決策出S種相序子微網(wǎng)群的各自出力，可得：[PA，PB，Pc] = [8.20kW，5.53kW, 6.95kW]〇
[0057] 根據(jù)各具體子微網(wǎng)功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定裕度差異W及所需彌補的功率缺額，決策出各相 序微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)儲能設(shè)備放電功率，具體如表2所示。
[0化引 表2
[0化9]
[0060] (2)工況二:配網(wǎng)調(diào)度指令值為-40kW。
[0061] 配網(wǎng)調(diào)度指令值處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)。根據(jù)單=相子微網(wǎng)群功率調(diào)節(jié)裕度的 差異，可按-16.00: -29.90的比例分配配網(wǎng)調(diào)度指令，即立相子微網(wǎng)群需出力-13.94kW，單 相子微網(wǎng)群需出力-26.06kW。
[0062] W各單相子微網(wǎng)充放電功率最小為優(yōu)化目標(biāo)，系統(tǒng)=相不平衡度為約束條件，基 于PSO算法決策出立種相序子微網(wǎng)群的各自出力，可得：[PA，PB，Pc] = [-7.84kW，-9.21kW，- 9.00kW]。
[0063] 根據(jù)各具體子微網(wǎng)功率調(diào)節(jié)穩(wěn)定裕度差異W及所需彌補的功率缺額，決策出各相 序微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)儲能設(shè)備充電功率，具體如表2所示。
[0064] (3)工況配網(wǎng)調(diào)度指令值為+60kW。
[0065] 配網(wǎng)調(diào)度指令值超出多微網(wǎng)出力范圍，各子微網(wǎng)按不平衡度約束下最大調(diào)節(jié)裕度 出力，具體出力如表2所示。此時在系統(tǒng)=相不平衡度低于15%的最大約束條件下，整體多 微網(wǎng)實際出力為49.68kW，遠未滿足配電網(wǎng)調(diào)度指令要求，但可減少系統(tǒng)S相不平衡度導(dǎo)致 的系統(tǒng)損耗。在實際應(yīng)用中，調(diào)度部口可根據(jù)實際需求選擇按多微網(wǎng)穩(wěn)定裕度出力或約束 條件下調(diào)節(jié)裕度出力。
[0066] 本發(fā)明所描述的具體實施例僅是對本發(fā)明精神的具體說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可W 在不違背本發(fā)明的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者采用類 似的方式替代，但是運些改動均落入本發(fā)明的保護范圍。因此本發(fā)明技術(shù)范圍不局限于上 述實施例。
【主權(quán)項】
1. 考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單Ξ相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于:基于粒子群 算法優(yōu)化各子微網(wǎng)網(wǎng)際聯(lián)絡(luò)線功率值，同時考慮各儲能系統(tǒng)相關(guān)狀態(tài)決策出各儲能出力， 具體步驟如下： 步驟1:區(qū)域型微電網(wǎng)中央控制器接受調(diào)度值Pset; 步驟2 :計算各子微網(wǎng)穩(wěn)定裕度MGm化is，Pch]; 步驟3:基于粒子群算法，得到Ξ相不平衡度e<b%下各相序單相微網(wǎng)群總調(diào)度裕度 MMG ' A-Phase [ Pdis '，Pch ' ]，MMG ' B-Phase [ Pdis '，Pch ' ]，MMG Vphase [ Pdis '，Pch ' ]，b為設(shè)定的不平衡度 規(guī)定值； 步驟4:判斷調(diào)度值是否處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)； 步驟5:若不處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)，則各相序微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)最大出力，控制流 程結(jié)束； 步驟6:若處于多微網(wǎng)出力范圍之內(nèi)，由Ξ相微網(wǎng)群和單相微網(wǎng)群的總調(diào)節(jié)能力差異， 決策所需彌補的二相微網(wǎng)群功率差額P3-Phase和單相微網(wǎng)群功率差額Pl-Phase; 步驟7: ΚΞ種相序子微網(wǎng)群總出力絕對值總和最小為優(yōu)化目標(biāo)，Ξ相聯(lián)絡(luò)線功率不平 衡度為約束，決策Ξ種相序子微網(wǎng)群總出力PA-Phase，PB-Phase，Pc-Phase ; 步驟8:按相序決策出各相序微電網(wǎng)群中各子微網(wǎng)出力。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單Ξ相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法，其 特征在于:所述粒子群優(yōu)化算法分別W各相序單相子微網(wǎng)群充放電功率最大化為目標(biāo)函 數(shù)，得到各相序單相子微網(wǎng)群在滿足Ξ相不平衡度小于b%時的最大功率調(diào)節(jié)裕度，所述目 標(biāo)函數(shù)如下：其中，P dis(A-Pahse)、P dis(B-Pahse)、P dis(C-Pahse)為各相序單相子微網(wǎng)群放電功率， P ch(A-Pahse)、P ch(B-Pahse)、P ch(C-Pahse)為各相序單相子微網(wǎng)群充電功率,fl為各相序單相子微 網(wǎng)群放電功率最大化后的總和，f2為各相序單相子微網(wǎng)群充電功率最大化后的總和。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮配網(wǎng)調(diào)度情況下的單Ξ相多微網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方法，其 特征在于： 所述Ξ種相序單相子微網(wǎng)實際總出力優(yōu)化問題的求解過程可W表示如下： 目柄函數(shù)為：minf 二min { I PA-Phase I + I PB-Phase I + I Pc-Phase I } 優(yōu)化過程中應(yīng)滿足：由上述優(yōu)化結(jié)果PA-Phase , PB-Phase , Pc-Phase ,根據(jù)各子微網(wǎng)功率調(diào)能力差異決束出各相 序子微網(wǎng)群中各子微網(wǎng)具體出力，從而根據(jù)決策結(jié)果控制每個子微網(wǎng)的出力。
【文檔編號】H02J3/06GK106099956SQ201610322647
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月15日
【發(fā)明人】楊蘋, 何婷, 許志榮, 宋嗣博, 張育嘉, 鄭成立
【申請人】華南理工大學(xué)