[发明专利]基于灰狼优化法的微电网智能二次频率控制方法

说明书

一种基于灰狼优化法的微电网智能二次频率控制方法，属于微电网技术领域。本发明的目的是考虑风力发电、光伏发电出力波动以及负荷的随机性，以系统频率波动最小为目标，实现多输入多输出系统智能优化控制的基于灰狼优化法的微电网智能二次频率控制方法。本发明步骤是：光伏和风机减载运行及一次调频控制，基于灰狼优化法的智能二次频率控制。本发明考虑分布式风、光发电减载运行，参与系统频率控制，相比于常规二次调频控制（基于比例积分控制），能够更好的协调各种不同类型发电单元，快速抑制微电网频率波动。

技术领域

本发明属于微电网技术领域。

背景技术

微电网中，分布式风机和分布式光伏通常采用最大功率跟踪控制，不具有调频能力，。当风、光发电渗透增大，会影响微电网频率稳定。进一步的，分布式可再生能源通常具有随机性，本身就是会引起功率扰动，恶化微电网的频率控制。

目前，微电网调频控制，通常依赖大容量储能。但是，储能单元的价格和维护成本比较昂贵，经济性较差。近年来，风力发电和光伏减载运行，预留部分功率。虽然减载运行会减少部分功率，但是，相比于储能是更经济的一种方式。但是，风、光减载调频控制方法主要集中于惯性调频和一次调频范围，很少涉及二次频率控制。常规的二次调频通常采用经典PI控制器，无法智能优化协调各种调频资源，对多输入多输出系统的控制具有局限性。

发明内容

本发明的目的是考虑风力发电、光伏发电出力波动以及负荷的随机性，以系统频率波动最小为目标，实现多输入多输出系统智能优化控制的基于灰狼优化法的微电网智能二次频率控制方法。

本发明步骤是：

S1、光伏和风机减载运行及一次调频控制

1)光伏减载控制

根据当前时刻最大功率估算值P_est和光伏阵列输出功率P_pv，计算得到减载率r_est％，即：

在减载运行的基础上，增加频率下垂控制，光伏发电参与微电网一次频率控制；

2)风机减载控制

设机组在某一风速下所发出的最大有功功率为P_opt，在超速减载后，风机输出的有功功率为Psub，其中减载功率ΔP_de＝P_opt-P_sub，则定义减载率d％为：

在减载运行的基础上，增加频率下垂控制和虚拟惯性控制；

S2、基于灰狼优化法的智能二次频率控制

建立微电网优化模型目标函数为：

式中：J为偏差性能的指标；T为仿真时间；t为时间变量；

控制器约束条件为：

式中：K^min、K^max分别为K_p、K_i、K_d的上下限；N^min、N^max为N的上下限；

对于灰狼三分，其优化过程是α、β、δ来指导ω来跟踪、追捕、攻击来完成的；

包围猎物用以下数学方程来表示：

式(5)表示个体与猎物之间的距离，式(6)灰狼的位置更新公式，式中t表示迭代次数，表示向量系数，分别表示猎物的位置和狼的位置；

计算公式如下：