[发明专利]基于分布式投影次梯度法的虚拟电厂一次频率控制方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式投影次梯度法的虚拟电厂一次频率控制方法，包括,首先确定以下一种或多种关系式：分布式发电单元的发电成本函数、第i台分布式发电单元的发电成本微增函数、分布式发电单元的有功功率输出限制约束、分布式发电单元之间的通信系数矩阵；然后基于确定的上述关系式，对所述虚拟电厂中的分布式发电单元之间进行一次调频控制。该一次频率控制方法充分利用分布式投影次梯度法的特点，实现虚拟电厂的一次调频，稳定频率的同时，能够实现发电成本以及可再生能源利用率的优化。

技术领域

本发明属于电力系统运行和控制技术领域，特别涉及一种基于分布式投影次梯度法的虚拟电厂一次频率控制方法。

背景技术

近年来，分布式可再生能源发电经历了快速的增长并改变了传统配电网的运行方式，越来越多的区域正面临着高渗透率可再生能源发电的问题。然而，由于其自身的随机性，高渗透率分布式发电可能引起系统严重的扰动，并对配电网的运行带来显著的挑战。此外，大多数光伏和风电均通过电力电子逆变器或异步电机并网，由于其频率与外部系统完全解耦，因此将严重降低系统惯性，导致功率失配和频率波动等一系列问题

协调利用分布式电源向本地负荷供电，并主动响应系统指令，虚拟电厂为分布式发电和消纳提供了新的途径。虚拟电厂可以被视为由分布式发电、储能、负荷以及控制设备构成的集群，可能同时存在传统能源和可再生能源发电方式。采用先进的控制和运行策略，虚拟电厂可以组织为自治系统，由此提升能源效率，提供辅助服务，并参与市场活动。虚拟电厂通常以自治实体运行，并与电力系统协同优化。通过协调虚拟电厂中的分布式电源，可以显著提升系统可靠性和电能质量。传统上，为了维持功率平衡和频率稳定，虚拟电厂的运行控制可采用三层控制架构。其中一次控制通常通过下垂控制实现，其作用时间尺度很短，目标在于维持功率平衡并实现功率的比例分配。通过调节功率设定的，二次控制的作用时间尺度稍长，并可弥补由一次控制造成的频率偏差。在最上层，三次控制制定发电计划在长时间尺度实现经济调度。

目前广泛采用的集中控制方法通过集中控制器与全部分布式电源通信实现虚拟电厂的协调运行。由于通信网络复杂，集中式的策略可能遭遇很多技术挑战，例如通信时延问题及单点故障问题。此外，系统结构的任何变化都将导致集中控制器中控制模型的重新构建。而下垂控制由于缺乏协调，也存在功率分配非最优、动态性能差等问题。因此，在实时控制过程中应将最优功率分配纳入考虑，基于多代理系统技术，通过稀疏通信交互少量信息，从而基于分布式控制实现一次频率控制的问题亟待解决。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于分布式投影次梯度法的虚拟电厂一次频率控制方法，该方法充分利用分布式投影次梯度法的特点，实现发电成本以及可再生能源利用率的优化。

一种基于分布式投影次梯度法的虚拟电厂一次频率控制方法，包括,

A1、确定以下一种或多种关系式：

分布式发电单元的发电成本函数、第i台分布式发电单元的发电成本微增函数、分布式发电单元的有功功率输出限制约束、分布式发电单元之间的通信系数矩阵；

A2、基于确定的上述关系式，对所述虚拟电厂中的分布式发电单元之间进行一次调频控制：

A21、设定调频步数k，计算分布式发电单元微增率估计值；

A22、虚拟电厂中的分布式发电单元均测量本地频率；

A23、任一分布式发电单元在电气拓扑上和与其直接相连的其他分布式发电单元交换在第k步的微增率估计值；

A24、虚拟电厂中的分布式发电单元均计算本地次梯度方向，其中，

第i台分布式发电单元的次梯度方向d_i(k)是由第i台分布式发电单元对第j台分布式发电单元次梯度分量的估计值d_ij(k)构成的m维向量，d_ij(k)取值为：