[发明专利]一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法

权利要求书

1.一种主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：基于微电网系统，所述微电网系统包括通信层、控制层和设备层；所述通信层由通信收发器和分布式通信连接组成，用于进行信息的交换；所述控制层根据本地测量信息和通信网络获得的信息，产生分布式发电装置的控制信号；所述设备层是物理电力网，各分布式发电装置对控制信号做出响应，最终实现能量传送；

对于微电网系统中的n个分布式发电单元，其中n为大于2的整数，有m个分布式发电单元工作在下垂控制模式，作为主发电单元，其中2≤m＜n，其余的分布式发电单元工作在恒功率控制模式，作为从发电单元；所述分布式发电单元包括一个设备层中的分布式发电装置，以及对应的一个控制层中的局部控制器和一个通信层中的通信收发器；

在一个控制阶段，每个分布式发电单元包括以下控制步骤：

分布式发电单元利用通信网络获取部分其它分布式发电单元的信息；基于本地信息和获得的信息，局部控制器的经济调度模块计算最优有功发电参考；

对于主发电单元，其局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；

对于从发电单元，其局部控制器的经济有功发电控制模块，产生发电装置的控制参考信号；

分布式发电装置对各自的控制信号进行响应；

局部控制器的经济调度模块利用本地信息和获得的信息计算最优有功发电参考，第i个分布式发电单元的经济调度模块采用如下算法：

其中，λ_i和y_i是第i个分布式发电单元辅助变量，λ_j和y_j是第j个分布式发电单元辅助变量，即第i个分布式发电单元通过通信网络获得的第j个分布式发电单元信息，P_i^*是第i个分布式发电单元的最优有功发电参考，ε是正常数参数，α_t是连续时间型的衰减增益，其满足和D_i是第i个分布式发电单元的局部有功需求，Ω_i表示第i个分布式发电单元的发电量约束范围，表示Ω_i在P_i^*∈Ω_i的正切锥，表示将点x_i投影到表示第i个分布式发电单元成本函数的梯度，表示第i个分布式发电单元的入邻居集合，a_ij表示权重系数，即当第i个分布式发电单元收到第j个分布式发电单元的信息时且a_ij＞0，否则且a_ij＝0，表示第i个分布式发电单元的出度，其值为

使每个分布式发电单元的可微成本函数为严格凸且设计的单向通信网络满足强连通性，通过算法(1)计算出全局最优调度值。

2.根据权利要求1所述的主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：主发电单元局部控制器的下垂控制模块、频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块利用本地信息，按照如下控制过程产生相应分布式发电装置的控制参考信号：

其中，ω_rg和V_rg分别表示第g个主发电单元的输出频率参考信号和输出电压幅值参考信号，ω_n和V_n分别表示微电网的额定频率和电压幅值，Δω_g1和Δω_g2分别表示第g个主发电单元频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块产生的补偿量，和分别是第g个主发电单元的有功和无功下垂系数，P_g和Q_g分别是第g个主发电单元的输出有功和无功功率；

第g个主发电单元的补偿量Δω_g1和Δω_g2，由第g个主发电单元的输出频率和输出有功功率分别对微电网额定频率和最优有功发电参考进行跟踪控制得到；频率恢复控制模块和经济有功发电控制模块采用如下的PI控制器：

其中，ω_n是微电网额定频率，ω_g是第g个主发电单元的输出频率，和分别是第g个主发电单元频率恢复控制器的比例系数和积分系数；是第g个主发电单元的最优有功发电参考，P_g是第g个主发电单元的输出有功功率，和分别是第g个主发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。

3.根据权利要求1所述的主从型微电网的分布式频率恢复和经济发电控制方法，其特征在于：从发电单元局部控制器的经济有功发电控制模块产生相应分布式发电装置的控制参考信号，该信号由第h个从发电单元的输出有功功率对其最优有功发电参考进行跟踪控制得到，其经济有功发电控制模块采用如下的PI控制器：

其中，u_Ph是第h个从发电单元的控制参考信号，是第h个从发电单元的最优有功发电参考，P_h是第h个从发电单元的输出有功功率，和分别是第h个从发电单元经济有功发电控制器的比例系数和积分系数。