孤立微電網(wǎng)分布式協(xié)同頻率控制.pdf

1、隨著微電網(wǎng)（Microgrids，MGs）和主動(dòng)配電網(wǎng)（Active distribution networks，ADNs）技術(shù)的快速發(fā)展，在未來的電網(wǎng)中將會(huì)頻繁出現(xiàn)以獨(dú)立自治或脫網(wǎng)孤立運(yùn)行為特征的微電網(wǎng)形態(tài)。孤立微電網(wǎng)是一個(gè)具有高隨機(jī)性、低抗干擾性、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)易變、運(yùn)行工況復(fù)雜等特征的非線性動(dòng)力系統(tǒng)，另外，分布式電源的隨機(jī)間歇性波動(dòng)、即插即用、低轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等特性導(dǎo)致孤立微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性問題尤為值得關(guān)注，基于源荷儲(chǔ)分布式協(xié)同的頻率控制是維

2、持微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的有效方法。本文引入多智能體系統(tǒng)(Multi-agent system，MAS)分布式協(xié)同理論，從分布式協(xié)同控制機(jī)理、信息交互方法、協(xié)同控制策略、仿真驗(yàn)證四個(gè)方面展開深入研究，提出適用于不同規(guī)模、不同控制模式（主從/對等模式）微電網(wǎng)的分布式信息交互方法（單層/雙層/牽制一致性），設(shè)計(jì)基于不同信息獲取和分享方法的分布式協(xié)同頻率控制策略，解決主智能體依賴、通信時(shí)延影響、一致性收斂、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變和過控過切等一系列難題，并利用P

3、SCAD/EMTDC和MATLAB接口仿真技術(shù)對所提控制策略進(jìn)行仿真和驗(yàn)證，為建立微電網(wǎng)分布式協(xié)同頻率控制體系和方法提供重要的理論支撐和技術(shù)支持。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　1)孤立微電網(wǎng)協(xié)同頻率控制機(jī)理研究:分別針對主從控制和對等控制模式，研究微電網(wǎng)中源、儲(chǔ)、荷的動(dòng)態(tài)變化特性，挖掘頻率偏移時(shí)各類分布式電源對微電網(wǎng)頻率支撐的潛能，進(jìn)而在雙層控制架構(gòu)下研究多類分布式電源、多元復(fù)合儲(chǔ)能、以及可控負(fù)荷的協(xié)同頻率控制機(jī)理，分別提出了主從模

4、式下的基于頻率變化率和虛擬等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù)的有功功率預(yù)測方法和基于參與因子的協(xié)同功率分配方法，以及對等模式下的二次功率參考值協(xié)同分配和多級負(fù)荷減載容量協(xié)同制定方法。
　　2)基于一致性算法的分布式協(xié)同頻率控制研究:結(jié)合現(xiàn)有數(shù)據(jù)處理和信息通信技術(shù)，為適應(yīng)即插即用的需求建立適合當(dāng)前微電網(wǎng)頻率穩(wěn)定控制的分布式多智能體協(xié)同控制架構(gòu)，綜合考慮收斂性、精確性、實(shí)時(shí)性等因素，分析和比較各種不同類型的平均一致性算法，對算法的升級矩陣進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化

5、，提出了基于改進(jìn)平均一致性算法的信息交互技術(shù)，通過局部信息獲得全局關(guān)鍵信息;進(jìn)而提出了相應(yīng)的分布式協(xié)同頻率控制策略，包括基于多智能體的多源協(xié)同頻率恢復(fù)策略、儲(chǔ)能互補(bǔ)優(yōu)化頻率恢復(fù)策略和多級協(xié)同優(yōu)化減載策略。
　　3)基于雙層一致性算法的分布式協(xié)同頻率控制研究:為克服主智能體依賴的弊端，提出基于雙層一致性理論（最近鄰居規(guī)則）的信息交互技術(shù)進(jìn)行全局信息分享，將信息通信層和協(xié)同控制層分離，在控制層實(shí)現(xiàn)完全分布的協(xié)同控制;為應(yīng)對大擾動(dòng)下孤立

6、微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題，綜合考慮傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組、分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)的頻率控制特性，研究了適合于分布式多級負(fù)荷低頻減載方法，提出了基于搖擺方程和下垂特性的功率缺額分布式預(yù)測方法，并研究了通過頻率閾值的設(shè)定（低頻減載閾值和切負(fù)荷閾值）來實(shí)現(xiàn)孤立微電網(wǎng)的協(xié)同優(yōu)化減載。
　　4)基于牽制一致性算法的分布式協(xié)同頻率控制研究:綜合考慮主從和對等兩種控制模式的差異，分別在主從/對等模式下提出了基于牽制一致性的分布式協(xié)同控制方法，以形成孤立微電網(wǎng)分