[发明专利]微电网离网运行场景下基于模型预测控制-低通滤波算法的分层协调频率控制方法

权利要求书

1.微电网离网运行场景下基于模型预测控制-低通滤波算法的分层协调频率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：在上层分钟级控制中，基于模型预测控制，以储能SOC和电源出力变化最小为目标不断的滚动调整储能和燃气机的出力计划；

步骤2：采用低通滤波算法，将基于模型预测控制计算得到的燃气机出力计划划分为低频分量和高频分量，进一步调整出力计划：在储能承担自身储能出力计划的基础上，由储能和燃气机分别承担燃气机出力计划中的高频分量和低频分量；

步骤3：在底层秒级控制中，在上层控制基础上，通过虚拟下垂/惯性控制以及SOC自恢复控制动态调整储能出力，协同燃气机共同参与调频。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中基于模型预测控制滚动调整储能和燃气机出力计算的方法为：

(1)根据微电网离网运行场景下系统内各变量之间的关系，建立如式(1)、(2)所示的模型预测控制算法的状态空间模型：

y(k)＝[S_BES(k)]＝[0 0 1 0][P_GT(k) P_BES(k) S_BES(k) P_grid(k)]^T    (2)

式中，k表示第k个时刻；Δt为控制周期；P_GT(k+Δt)、P_BES(k+Δt)、S_BES(k+Δt)、P_grid(k+Δt)分别为k+Δt时刻燃气机功率、储能功率、储能SOC、联络线功率，由以上四者构成的向量x(k+Δt)表示状态变量；ΔP_GT(k)、ΔP_BES(k)分别为燃气机、储能在k时刻的出力调整量，由以上两者构成的向量表示控制变量；ΔP_L(k)、ΔP_RE(k)分别为k时刻电负荷变化量、可再生能源超短期预测功率变化量，由以上两者构成的向量表示扰动变量；W_pn为储能额定容量；y(k)为输出量；

(2)基于可再生能源以及负荷的超短期功率预测数据，使用状态空间模型进行反复迭代，直到向前预测m步，得到储能SOC在控制时域mΔt内的预估输出值构成的向量取当前时刻向前mΔt时段内，储能SOC计划值构成的向量R_ref为跟踪控制目标，以Y_f与R_ref之间的误差最小为目标，同时使控制变量U尽量小，将滚动优化控制转化为如式(3)所示的二次规划问题：

式中，J为目标函数；H表示储能SOC跟踪误差的权重系数矩阵；G为控制变量的权重系数矩阵；A，b为不等式约束中的系数矩阵；Aeq，beq为等式约束中的系数矩阵；lb，ub为变量的上下区间；x表示各电源的出力或者调整量，电源为储能或燃气机；

(3)求解式(3)所示的二次规划问题，得到控制时域mΔt内所有电源出力计划构成的优化控制序列，在下发指令时刻仅将控制序列的第一个值下发到控制系统，等待下一个周期到来时，重复上述滚动优化过程。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过调用MATLAB二次规划quadprog函数求解式(3)所示的二次规划问题。