[发明专利]基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于能源互联网背景下微电网控制领域，尤其涉及一种基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法。

背景技术

近年来，直流分布式发电如光伏、燃料电池和储能在分布式能源中的占有比例不断提升；此外，直流负荷也呈上升趋势，例如电动汽车充电桩的扩建暗示着电动汽车这一直流负荷将广泛地接入电网。也正由于直流电源和负荷的不断增长趋势激发了人们对直流微电网的研究兴趣。直流微电网具有以下特点：(i)功率传输与分配更加高效，因为直流微电网没有无功功率传输；(ii)相比于交流微电网，直流微电网能更加高效地为直流负荷供电，因为交流微电网为直流负荷供电需要“交流到直流”和“直流到直流”两次逆变器转换；而直流微电网只需要“直流到直流”的一次转换，因此提高了效率。

对微电网的控制而言，普遍采纳的的是分层控制方案：即三层控制负责执行分布式发电的优化调度，实现对分布式发电的最佳功率分派；二层控制为了维护电网电压，基于全微电网的实时动态信息，实时确定和下发给各分布式发电参考电压值；按照参考电压或功率，一层执行就地分散动态调节；其中，三层和二层控制属于基于通信网络的集中控制，而一层主控是典型的分散控制。对应这个分层集中式控制方案，任何的网络故障都会导致所对应的单元信息传输失败，势必影响其他单元的正常运行，甚至导致部分单元系统过载和系统级的不稳定等连锁故障。

为了克服上述问题，分布式协调控制引起了关注，若分布式协调控制方案被引入到微电网的二次和主控中，对提高系统的可靠性、拓展性和减小通讯压力等均有明显作用。无论如何，直流微电网分布式协调控制必须实现两个控制目标，即全网电压一致调节和负荷比例分享。全网电压调节意味着全微电网所有分布式发电单元的母线电压需要按照上层设定的参考电压进行一致性调节；负荷比例分享即为按照各分布式发电额定容量比例分享负荷，进而有效避免各分布式发电之间的环流和过载。然而，传统的分布式下垂控制电压调节和负荷分享的能力较差，原因之一是低压线路阻抗产生较大的电压跌落，原因之二是不同的分布式发电额定电压的不一致导致了较差的负荷分享。目前上述问题的可行解是基于全网任何两点都联通的网络系统构建集中控制。然而该方案即便改进了控制性能，但降低了控制的可靠性，因为任何线路故障都会捣毁整个系统的控制功能。

为了克服集中式和传统分布式控制的缺点，本发明提出了基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法，即提高了控制的可靠性，也大幅度提升了全网电压调节和负荷比例分享的能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法，其依托信息网络系统来决策和执行电压一致性控制和负荷比例分享。该发明所提出的分布式协调控制充分考虑了信息系统的网络拓扑切换性和传输时滞的不确定性，实现信息物理系统融合环境下的动态稳定性控制。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案

基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法，具体包含如下步骤：

步骤1，构建两级多智能分布式协调控制架构；

步骤2，设计分布式协调二次控制策略；

步骤3，设计改进的外环下垂控制器；

步骤4，设计内环电压/电流控制器。

作为本发明基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法的进一步优选方案，所述步骤1具体包含如下步骤：

步骤1.1，将每个分布式发电逆变器控制单元都分别与一个一级单元控制智能体连接；

步骤1.2，将每个一级单元控制智能体与一个二级分布式协调控制智能体连接；

作为本发明基于多智能体的直流微电网网络化分布式协调控制方法的进一步优选方案，步骤2所述的设计分布式协调二次控制策略具体包含如下两个策略：

2.1，电压一致性控制策略：

其中，u_jv(t)为电压一致性控制策略，j∈{1,2,…,N}；K_j,σ(t)为电压控制增益；v_ref为全网电压一致性调节的参考电压，v_j(t)为第j个逆变器单元系统的母线电压，v_k(t)为第k个逆变器单元系统的母线电压；j∈{1,2,…,N}，v_j(t)＝0,if t＜0；

2.2，负荷电流比例分享控制策略：