基于優(yōu)化一致性算法的微網(wǎng)功率經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略研究

0致性算法的基本概念微電網(wǎng)是由分布能源、儲(chǔ)存裝置和負(fù)荷組成的局域系統(tǒng)。具有兩種獨(dú)立的運(yùn)營(yíng)模式：一側(cè)和復(fù)合。未來(lái)，通過(guò)微網(wǎng)對(duì)分布電源的運(yùn)營(yíng)和管理，將成為智能電源發(fā)展的目標(biāo)之一。經(jīng)濟(jì)調(diào)度是電力系統(tǒng)發(fā)電調(diào)度中的基本問(wèn)題之一，其本質(zhì)上是一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題，目標(biāo)是在滿足總需求和滿足單個(gè)發(fā)電機(jī)輸出限制的同時(shí)最小化總發(fā)電成本各種分布式算法已經(jīng)被開(kāi)發(fā)用于共識(shí)、交會(huì)、形成和優(yōu)化。因此，研究人員開(kāi)始將這些分布式算法或其變型應(yīng)用于電力系統(tǒng)問(wèn)題。例如文獻(xiàn)[9]提出了一種分布式架構(gòu)，用于帶有同步發(fā)電機(jī)和逆變器接口電源的孤島交流微電網(wǎng)的發(fā)電控制。本文簡(jiǎn)單介紹了一致性算法的基本概念，由于被控單元之間距離遠(yuǎn)，存在通信滯后，可能影響系統(tǒng)性能，因此在一致性算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，有效地克服通信滯后，使系統(tǒng)具有很好的收斂性能。在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上增加了成本最小化控制器，實(shí)現(xiàn)成本最小化下的功率分配。1一致性算法的改進(jìn)1.1節(jié)點(diǎn)態(tài)收斂和平均雙隨機(jī)對(duì)稱矩陣令x節(jié)點(diǎn)與鄰居節(jié)點(diǎn)可獲取對(duì)方的狀態(tài)，構(gòu)造輸入為式中a根據(jù)式(1)和式(2)，矩陣形式和平均值如下式中x(k)為各節(jié)點(diǎn)第k次迭代的值，D為系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，且滿足矩陣行向量或列向量元素之和為1;若狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣D構(gòu)造為雙隨機(jī)對(duì)稱矩陣，則系統(tǒng)一致收斂于平均值。目前已有文獻(xiàn)提出的多種分布式分層控制方法大多都假設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)是完美的，可忽略通信延時(shí)1.2迭代收斂的影響令Y(k)，ΔY(k),X(k-τ)，Y(k-τ)為與X(k)相對(duì)應(yīng)的N維列向量。Y(k)為節(jié)點(diǎn)第k次迭代的值，即有式中τ為延時(shí)量，A,B為系數(shù)矩陣，ΔX(k)為作用誤差。如果迭代頻率較快的話，一致性算法就能夠快速收斂，那么ΔX(k)=ΔX(k-τ)，即式(4)改為若達(dá)到收斂狀態(tài)，則有X(k)=X(k-τ)，即根據(jù)式(5)得Y(k)-Y(k-τ)=0，與此同時(shí)，如果系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)受影響改變，系統(tǒng)已經(jīng)到達(dá)穩(wěn)態(tài)，則系統(tǒng)狀態(tài)不會(huì)變化。若未迭代斂收，則系統(tǒng)狀態(tài)處于一直改變狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)情況不穩(wěn)定，構(gòu)造動(dòng)態(tài)一致性算法如下2微網(wǎng)能源經(jīng)濟(jì)分配策略2.11.控制裝置如圖1所示，在一次控制層中，電壓和頻率的下垂方程式為式中E2.2頻率部分一致性在二次控制層中，成本最小化控制器用于解決功率分配下的成本最小化問(wèn)題，將參考功率P式中P本文采用頻率下垂控制器的特性來(lái)收集整個(gè)系統(tǒng)功率信息，假設(shè)微網(wǎng)中有N個(gè)節(jié)點(diǎn)均由下垂控制器控制，且下垂系數(shù)均為n，則根據(jù)式(7)得到式中P根據(jù)改進(jìn)一致性算法通過(guò)重復(fù)迭代計(jì)算式(9)，λ式中ε為收斂系數(shù)，a3分布式發(fā)電機(jī)網(wǎng)絡(luò)為了驗(yàn)證本文提出算法的有效性，采用如圖2所示的380V/50Hz,IEEE9節(jié)點(diǎn)微網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行仿真運(yùn)行。微網(wǎng)系統(tǒng)中6個(gè)分布式電源，其中節(jié)點(diǎn)DG1-DG6代表發(fā)電機(jī)，DG7代表光伏電源。DG7輸出功率為15kW，系統(tǒng)中的有功負(fù)荷為160kW，儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率為20kW，假設(shè)6臺(tái)發(fā)電機(jī)的經(jīng)濟(jì)參數(shù)如表1所示。根據(jù)成本最小化控制器需要，采用DG1-DG6的組成通信網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。集中式調(diào)度時(shí)，采用λ迭代法，可求出次微網(wǎng)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度最優(yōu)解λ3.1初始拉格朗日乘子測(cè)試為了分析網(wǎng)絡(luò)延時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響，在MATLAB仿真平臺(tái)上完成了延時(shí)時(shí)間τ=0.001s的系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試，設(shè)定成本最小化控制器迭代更新間隔為0.001s，初始拉格朗日乘子分別為:λ測(cè)試0.001s后，成本最小化控制器啟動(dòng)，仿真結(jié)果如圖3(a)，根據(jù)實(shí)際功率和參考功率的差值，每0.001s更改各節(jié)點(diǎn)拉格朗日乘子，拉格朗日乘子一致性迭代過(guò)程呈振蕩形式收斂，最終收斂到最優(yōu)值3.60，收斂迭代次數(shù)大約23次，收斂時(shí)間T=23×0.001=0.023s。從圖3(b)可知，各節(jié)點(diǎn)的參考功率和輸出功率在0.023s后都達(dá)到最優(yōu)值。3.2拉格朗日乘子收斂實(shí)驗(yàn)為了驗(yàn)證本文改進(jìn)算法能否收斂到最優(yōu)解，測(cè)試0.001s后，成本最小化控制器啟動(dòng)運(yùn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，從圖4(a)中可以看出拉格朗日乘子收斂比較平緩，最終也收斂到最優(yōu)值3.60，收斂迭代次數(shù)大約13次，收斂時(shí)間T=13×0.001=0.013s。從圖4(b)可知，各節(jié)點(diǎn)輸出功率和參考功率都在0.013s后收斂到最優(yōu)值。4致性算法的改進(jìn)本文提出了一種基于優(yōu)化一致性算法的微網(wǎng)功率經(jīng)濟(jì)分配策略。通過(guò)在一致