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)中將會頻繁出現(xiàn)以獨立自治或脫網(wǎng)孤立運行為特征的微電網(wǎng)形態(tài)。孤立微電網(wǎng)是一個具有高隨機性、低抗干擾性、拓撲結(jié)構(gòu)易變、運行工況復(fù)雜等特征的非線性動力系統(tǒng)，另外，分布式電源的隨機間歇性波動、即插即用、低轉(zhuǎn)動慣量等特性導(dǎo)致孤立微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性問題尤為值得關(guān)注，基于源荷儲分布式協(xié)同的頻率控制是維

2、持微電網(wǎng)穩(wěn)定運行的有效方法。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)同控制機理、信息交互方法、協(xié)同控制策略、仿真驗證四個方面展開深入研究，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、通信時延影響、一致性收斂、拓撲結(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)對所提控制策略進行仿真和驗證，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、荷的動態(tài)變化特性，挖掘頻率偏移時各類分布式電源對微電網(wǎng)頻率支撐的潛能，進而在雙層控制架構(gòu)下研究多類分布式電源、多元復(fù)合儲能、以及可控負荷的協(xié)同頻率控制機理，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、實時性等因素，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行改進和優(yōu)化

5、，提出了基于改進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、儲能互補優(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，在控制層實現(xiàn)完全分布的協(xié)同控制;為應(yīng)對大擾動下孤立

6、微電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定問題，綜合考慮傳統(tǒng)發(fā)電機組、分布式電源、儲能系統(tǒng)的頻率控制特性，研究了適合于分布式多級負荷低頻減載方法，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荷閾值）來實現(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