本發(fā)明屬于微電網(wǎng)系統(tǒng)負(fù)荷功率分配領(lǐng)域，尤其涉及一種減小微電網(wǎng)饋線損耗的改進(jìn)虛擬同步發(fā)電機(jī)功率分配方法。

背景技術(shù)：

1、對(duì)于微電網(wǎng)，其穩(wěn)定運(yùn)行完全依賴于合理的功率管理策略，因此對(duì)微電網(wǎng)的功率管理策略進(jìn)行深入的研究十分有必要。目前對(duì)于微電網(wǎng)的功率管理策略大多采用集中式控制、分散式控制以及分布式控制方法。集中式控制對(duì)單點(diǎn)故障敏感，對(duì)通信的要求也較高，依賴于微電網(wǎng)中心控制器(mgcc)，當(dāng)mgcc故障后，整個(gè)系統(tǒng)將面臨癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行帶來極大威脅。分散式控制雖然能減少對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)和mgcc的依賴，但是分散控制存在單個(gè)微電源無法獲得其他微電源信息的問題，難以協(xié)調(diào)全局信息，影響整體控制目標(biāo)。而分布式控制基于相鄰微電源間的信息交換來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制目標(biāo)，解決了上述兩種控制存在的缺陷。然而由于微電網(wǎng)中存在線路阻抗所引起的饋線損耗，而線路損耗對(duì)電網(wǎng)的傳輸效率起著至關(guān)重要的作用。此外，在長(zhǎng)距離配電線路的情況下，饋線損耗要嚴(yán)重得多，可達(dá)5％-8％。在這種情況下，需要考慮減小線路損耗來提高系統(tǒng)傳輸效率。而現(xiàn)有的功率管理策略未考慮微電網(wǎng)中的饋線損耗問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種減小微電網(wǎng)饋線損耗的虛擬同步發(fā)電機(jī)功率分配方法，該方法基于微電網(wǎng)中現(xiàn)有的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg，利用虛擬同步發(fā)電機(jī)靈活可控的優(yōu)勢(shì)來復(fù)用潮流控制器的功能，控制微電網(wǎng)饋線潮流的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷就近分配，降低饋線損耗和系統(tǒng)頻率波動(dòng)，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性與頻率穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種減小微電網(wǎng)饋線損耗的虛擬同步發(fā)電機(jī)功率分配方法，包括以下步驟：

4、步驟1：建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的有功頻率數(shù)學(xué)模型；

5、步驟2：確定微電網(wǎng)系統(tǒng)中公共負(fù)荷，設(shè)定虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg控制方法下的額定值pfln；

6、步驟3：基于多智能體一致性算法，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)功率優(yōu)化分配。

7、所述步驟1中，建立虛擬同步發(fā)電機(jī)的有功頻率數(shù)學(xué)模型，方法如下：

8、通過測(cè)量虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg所在饋線連接點(diǎn)處的電壓u和饋線上的電流iline，并計(jì)算出饋線上的有功潮流值pfl，并反饋回控制器來控制虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg的輸出功率，在該控制模式下，得到改進(jìn)型虛擬同步發(fā)電機(jī)的有功頻率數(shù)學(xué)模型如下所示。

9、f＝fn-kf(pfl-pfln)??(1)；

10、式(1)中：f和fn分別表示微電網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)際頻率和額定頻率；pfln表示vsg所在饋線處有功潮流額定值；kf表示改進(jìn)型虛擬同步發(fā)電機(jī)控制模式下的有功頻率下垂系數(shù)。

11、所述步驟2中，給出微電網(wǎng)系統(tǒng)中公共負(fù)荷的確定原則，如下所示：

12、

13、式(2)中：ppub表示公共負(fù)荷；ppubl表示連接在公共母線上的負(fù)荷；pdgi,max表示第i個(gè)vsg的最大輸出功率；pi,l表示第i個(gè)虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg的本地負(fù)荷；n表示本地負(fù)荷的個(gè)數(shù)。

14、式(2)表示當(dāng)?shù)趇個(gè)虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg最大輸出功率pdgi,max無法滿足本地負(fù)荷需求時(shí)，缺額的功率將自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)楣藏?fù)荷，由其它具備剩余有功可調(diào)量的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg來共同分擔(dān)。

15、所述步驟2中，設(shè)定改進(jìn)型虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg控制方法下的額定值pfln，具體方法如下：

16、1)當(dāng)?shù)趇個(gè)虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg最大輸出功率無法滿足本地負(fù)荷時(shí)，則將饋線潮流的額定值設(shè)定為pdgi,max-pi,l，即虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg保持最大功率輸出，缺額的功率由其它具有剩余有功可調(diào)量的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg共同分擔(dān)；

17、2)當(dāng)?shù)趇個(gè)虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg最大輸出功率能滿足本地負(fù)荷時(shí)，則虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg按照“優(yōu)先供應(yīng)本地負(fù)荷，多余功率送出”的原則運(yùn)行，此時(shí)能夠?qū)П镜刎?fù)荷的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg等效為一個(gè)新的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg，新的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg的可用有功容量為pdg,max-pl；則饋線潮流的額定值能夠設(shè)定為根據(jù)新的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg的有功可調(diào)量來分擔(dān)系統(tǒng)中的公共負(fù)荷。

18、基于以上方法，則每個(gè)新的虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg所在饋線潮流的額定值按如下表達(dá)式進(jìn)行設(shè)定：

19、

20、式(3)中：pdgi,fln表示第i個(gè)vsg所在饋線潮流的額定值；pdgi,adj表示第i個(gè)vsg的剩余有功可調(diào)量；ptotal,adj表示所有vsg的剩余有功可調(diào)量的總和。

21、所述步驟3包括以下步驟：

22、s3.1：選取微電網(wǎng)系統(tǒng)中某一臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)vsg作為主智能體；

23、s3.2：定義參數(shù)βi表示第i個(gè)vsg所在饋線對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)量與其剩余有功可調(diào)量的比值；如下式所示；

24、βi＝△pdgi,fl/pdgi,adj??(4)；

25、式(4)中：△pdgi,fl表示第i個(gè)dg所在饋線對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)量。

26、s3.3：選取各vsg的參數(shù)βi為狀態(tài)變量，采用多智能體一致性算法使各vsg的參數(shù)βi一致，其中多智能體一致性算法的控制律如下所示；

27、

28、式(5)中：ui(t)表示一致性算法的控制輸入；aij表示調(diào)整率；表示多智能體一致性算法的控制律；βi(t)表示第i個(gè)dg所在饋線對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)量與其剩余有功可調(diào)量的比值；βj(t)表示第j個(gè)dg所在饋線對(duì)負(fù)荷變化的響應(yīng)量與其剩余有功可調(diào)量的比值；ni表示智能體i的鄰域集合；j表示第j個(gè)智能體。

29、s3.4：選取各個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量pdgi,adj為狀態(tài)變量，使用多智能體一致性算法對(duì)ptotal,adj進(jìn)行估算，其中控制律如下所示:

30、

31、式(6)中：表示第i個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量的控制律；pdgi,adj(t)表示第i個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量；pdgj,adj(t)表示第j個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量。

32、根據(jù)式(6)，各vsg的剩余有功可調(diào)量pdgi,adj最終會(huì)收斂到一致，如下所示：

33、pdg1,adj＝pdg2,adj＝…＝pdgn,adj＝pave,adj??(7)；

34、式(7)中：pdg1,adj表示第1個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量，pdg2,adj表示第2個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量，pdgn,adj表示第n個(gè)vsg剩余有功可調(diào)量，pave,adj表示所有vsg的剩余有功可調(diào)量的平均值。

35、因此根據(jù)式(7)能夠得到總有功可調(diào)量，如下所示。

36、ptotal,adj＝n·pave,adj??(8)。

37、本發(fā)明一種減小微電網(wǎng)饋線損耗的虛擬同步發(fā)電機(jī)功率分配方法，技術(shù)效果如下：

38、1)本發(fā)明所提出的控制方法使得各vsg能優(yōu)先供給本地負(fù)荷，饋線上不足的負(fù)荷功率自動(dòng)轉(zhuǎn)換為公共負(fù)荷，由系統(tǒng)中其它具有剩余有功可用容量的vsg按容量來分擔(dān)，有效降低了系統(tǒng)饋線損耗。

39、2))并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，本發(fā)明所提控制方法使得微電網(wǎng)與大電網(wǎng)間交換的潮流恒定，減小了微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷波動(dòng)對(duì)大電網(wǎng)的影響；孤島運(yùn)行時(shí)，每個(gè)vsg只負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)本條饋線上的潮流，只要vsg的輸出功率不超過其最大值，就能維持本條饋線上潮流恒定，系統(tǒng)頻率維持在額定值。