[发明专利]一种含阀点效应智能电网经济调度给定时间一致性控制方法

权利要求书

1.一种含阀点效应智能电网经济调度给定时间一致性控制方法，其特征在于，具体步骤包括如下：

步骤1，智能电网经济调度问题数学建模：对智能电网经济调度问题进行分析，考虑电网中的约束条件，建立分布式电网经济调度模型；

在步骤1中，根据智能电网经济调度模型描述如下：

C_i(P_i)＝a_iP_i²+b_iP_i+c_i (2)

其中n表示电力系统发电机数量，C_s表示发电机总成本，式(1)中的成本函数用式(2)二次多项式函数来表示；式(2)中的a_i，b_i以及c_i表示发电机成本系数；C_i(P_i)表示第i个发电机组的发电成本函数；当满足供需平衡约束时：

其中P_i表示第i个发电机组的输出功率，P_D代表发电机系统负荷总需求；

步骤2，构建系统拓扑结构：根据发电机组布局安排，建立发电机组的通信有向平衡图拓扑结构，以表明各个发电机组之间的通信关系；

步骤3，利用增量成本一致性方法，计算发电机组最优增量成本，最优输出功率；

步骤4，设计分布式给定时间控制协议：设置给定时间函数，确定给定时间区间；

在步骤4中，分布式给定时间控制协议设计为：

其中y_i(t)＝λ_i＝r_iP_i+b_i是发电机状态，为给定时间函数，k₁,k₂0，是常数，其中Ξ＝diag(r₁^-1,r₂^-1,...r_n^-1)，T0是给定时间；

步骤5，构建含阀点效应经济调度模型：对阀点效应模型进行近似简化，并构建出给定时间含阀点效应经济调度控制协议；

在步骤5中，构建含阀点效应经济调度模型如下：当考虑发电机组的阀点效应引起的高阶非线性和不连续性，成本函数需要额外加上一个正弦函数项，总的成本函数将变为非凸函数：

C_i(P_i)＝a_iP_i²+b_iP_i+c_i+h_i|sin(e_i(p_i^min-p_i))| (9)

其中e_i和h_i是第i个发电机的阀加载系数，p_i^min表示第i个发电机的有功功率下限；此时总成本是二次函数和正弦函数叠加；h_i|sin(e_i(p_i^min-p_i))|是阀点效应近似简化模型；

设计给定时间含阀点效应经济调度控制协议描述如下：

其中x_i(t)为含阀点效应发电机状态，为有向平衡图权重，g_i为常数，k(t)为给定时间函数，有k₁,k₂0，是常数，T0是设置的给定时间；

对于发电机供需平衡等式(3)证明过程如下：

令则为增量成本加权平均值，其中则得：

其中是行和为0的对称矩阵，则满足：

则供需平衡等式证明成立；给定时间协议收敛证明过程如下：

定义δ_i＝y_i-y^*为误差向量，其中δ＝(δ₁,...,δ_n)^T，因此得到误差系统如下：

选取Lyapunov函数为对其进行求导得：

其中Ξ＝diag(r₁^-1,r₂^-1,...r_n^-1)，由于分别证明在[0,T)和[T,∞)时间区间内收敛结果：

对于t∈[0,T)，

进一步得

其中对(16)两边同乘z²得

所以得到

因此，根据(20)在t∈[0,T)时间段内，

对于t∈[T,∞)，k(t)＝k₁，得到

因此对于V(t)＝V(T)≡0恒成立；

综上所述，给定有限时间一致性证明完成；

对于含阀点效应经济调度模型，对(9)求导得

其中mod为Mod函数，表示两式相除的余数，采用分段函数线性化设计方法：

h_ie_icos(mod(e_i(P_i^min-P_i),π))＝g_i(P_i-q_i(π/e_i))+k_i (23)

其中g_i，k_i为常数，q_i＝[(P_i-P_i^min)/(π/e_i)]，从(22)和(23)得

采用拉格朗日乘子法解决带阀点效应优化问题，得

对(25)进行求导得

其中η_i＝-g_iq_i(π/e_i)+b_i+k_i,i＝1,2,...,n；下面设计含阀点效应给定时间协议为：

其中初始条件为在满足条件下，给定时间函数为对于有向平衡拓扑结构图，分布式给定有限时间协议(27)可以解决带有阀点效应给定时间经济调度优化问题(9)，为此，接下来利用与给定时间经济调度优化问题同样的证明方法(14)-(21)得出带有阀点效应经济调度给定时间算法在给定时间T达到收敛。