[发明专利]一种基于一致性算法的分层控制微电网并网同步频率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于一致性算法的分层控制微电网并网同步频率控制方法，根据考虑储能系统的荷电状态，构造了一种改进的下垂控制策略，通过对传统下垂控制策略引入考虑储能系统的荷电状态，解决了各储能单元所承担的负荷量与SOC成正比，可以有效地发挥储能的调节能力。同时，针对微电网系统的初级控制中容易出现频率偏差问题，设计了一种一致性算法实现初级控制无差调频。为了实现微电网并网频率同步，提出一种基于二级控制的微电网并网同步控制策略，可以实现微电网电压和主电网电压的同步、频率的同步，从而实现微电网由孤岛模式向并网模式的平滑切换，提高大电网及微电网系统频率稳定性及电能质量。

技术领域

本发明涉及微电网并网领域，具体涉及通过一致性算法的分层控制应用于微电网并网同步频率控制的方法。

背景技术

由于分布式发电具有污染少、能源利用率高、安装地点灵活等优点，并且与集中式发电相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了集中输电的线路损耗。分布式发电可以减少电网总容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性，是大电网的有力补充和有效支撑。进20年来，大部分国家已经把分布式发电提上了日程，人们开始对分布式发电系统的潜在效益展开认真研究。无疑，分布式发电是电力系统的发展趋势之一。

分布式电源尽管优点突出，但本身存在诸多问题。例如，分布式电源单机接入成本高、控制困难等。另外，分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源,以期减小其对大电网的冲击。分布式电源与用户混杂而形成的有源型配网为电力系统带来了新的挑战，为解决分布式电源接入问题，协调大电网和分布式电源的矛盾，充分挖掘分布式电源为电网和用户带来的价值与效益，在本世纪初，学者们提出了微电网的概念。微电网将额定功率为几十千瓦的发电单元——微源、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时供给电能和热能。基于微电网结构的电网调整能够方便大规模的分布式电源(DER)互联并介入中低压系统中，提供了一种充分利用DER单元的机制。

在低压微电网系统中，受线路阻抗的影响，传统下垂控制难以实现有功功率和无功功率的分配，电压和频率调节就会出现一些问题。主要表现为分布式电源输出电压幅值和频率存在的差异。

微电网中有两种运行模式：孤岛运行和并网运行。当微电网并网时即由孤岛运行切换到并网运行模式，是通过公共连接点和主电网相连的，逆变器输出的交换功率大小与微电网电压幅值和频率的测量精度密切相关。因此必须控制微电网公共连接点处电压的幅值、频率和相角，与主电网一致，否则在并网时不仅会对主电网造成很大的冲击，还会对微电网分布式电源的稳定性造成影响。

发明内容

为解决微电网并网问题，本发明提出了一种基于一致性算法的分层控制微电网并网同步频率控制方法，其主要包括两层：其中，初级控制由改进下垂控制、功率控制、电压控制以及电流控制与控制系统组成；针对微电网系统的初级控制中容易出现频率偏差问题，设计一种将一致性算法应用到初级控制中，实现初级控制中无差频率；为了实现微电网平滑并网，在二级控制中提出微电网并网同步频率控制策略，通过频率补偿使得并网瞬间两侧频率差接近为零，为微电网并网提供理论依据。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是一种基于一致性算法的分层控制微电网并网同步频率控制方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤(1)：检测微电网的储能荷电状态SOC与分布式电源输出的有功功率P，利用一个与P、SOC相关的符号函数得到动态有功下垂系数b；通过通信获得采用改进下垂控制的逆变器的输出电压和频率，计算相邻逆变器有功功率标幺值，结合权值的平均一致迭代算法进行有功-频率的控制；