基于强化学习的多微电网分布式二次优化控制

针对微电网中分布式电源下垂一次控制产生的系统频率和电压静态偏差问题,提出了一种基于强化学习就地反馈方法的分布式二次优化控制,利用本地信息可兼顾频率恢复和电压调整的需求。首先,针对微电网经济性、频率及电压控制需求和各分布式电源综合性能(环境效益、经济效益、技术效益),定义了本地奖励,协调多微电网的频率恢复和电压调节。其次,针对电网实际运行情况,在满足供需平衡的同时,使用多智能体强化学习算法对全局奖励反馈优化修正,使各分布式电源协同出力渐近消除频率偏差,保证微电网的稳定运行。最后,通过实例验证了所提出控制的有效性和适应性。     

考虑经济调度及电压恢复的直流微电网分布式二次控制

基于下垂控制的直流微电网初级控制存在稳态母线电压偏差和电流难以准确分配的缺点,传统采用集中式或分布式的二次控制策略虽然可以实现直流微电网母线电压恢复和电流均分,但并没有考虑各分布式发电单元的发电成本.为提高直流微电网的稳定性和运行效率,基于分布式一致理论,设计了分布式平均母线电压恢复控制算法和分布式最优负荷分配算法,并基于上述算法设计了直流微电网新型分布式二次控制策略.该控制策略可以在二次控制层同时实现母线电压恢复和经济调度,从而提高微电网的运行效率.另外,该控制策略完全分布式实施具有更好的灵活性、鲁棒性和可扩展性.     

一种适用于直流微电网的自适应下垂控制策略

下垂控制能够实现功率的按比例分配,在直流微电网中被广泛应用。然而由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的分布式单元在电压偏差和电流精准分配之间存在矛盾。为此,利用电压偏差截距补偿法和功率分配环节对下垂系数进行自适应调节,实现了直流微电网系统各个分布式电源功率的精准分配和电压补偿,并使用四端直流微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的有效性。     

基于自适应下垂算法的直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制

下垂控制为直流微电网功率和电压的调控提供了有效的方法.在传统的下垂控制方式下,各分布式电源在运行时线路电阻参数不一致,导致功率分配的精度降低,严重时可能导致电源过载问题,同时线路电阻的电压降会导致直流母线电压的降落,从而降低供电质量.针对上述问题,本文采用"电流-电压"的自适应下垂算法实现负荷功率精确分配,同时提出降低直流母线电压偏差控制方法,通过分析输出功率和电流、电压的关系,引入自适应虚拟阻抗自适应调整下垂系数消除功率偏差,对母线电压优化采用平移电压曲线的方法来补偿电压降落,减小母线电压的偏差,提高供电质量.最后在Matlab/Simulink软件上搭建了系统仿真模型,仿真验证了提出策略的有效性.     

基于边际成本下垂控制的自治微电网分布式经济运行控制

由于微电网中不同类型分布式电源的运行成本各异,传统下垂控制按照容量比例分配功率,易导致系统成本偏高。提出基于边际成本的改进下垂控制,按各分布式电源边际成本一致分配功率。为进一步解决其功率分配精度易受线路阻抗影响的问题,提出基于一致性算法的分布式经济运行控制策略,通过优化下垂控制的参考电压,实现各分布式电源边际成本一致,从而有效降低系统运行成本。该分布式经济运行控制策略利用稀疏分布式网络,无中心节点,仅需相邻分布式电源间交互信息,可靠性高。MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法能较好地实现自治微电网的经济运行。     

直流孤岛微电网的两级功率协同控制方法

随着分布式能源渗透率的不断提高,传统对等控制往往难以保证直流微电网的稳定运行。结合对等控制与主从集中控制的特点,提出一种适用于功率大幅突变场合的直流微电网两级协同控制策略。该策略包括底层与顶层控制2部分,其中底层采用下垂控制,实现多分布式发电单元的协同运行和功率分配,保持分布式电源的即插即用特性;顶层通过中央控制器集中协调微电网储能单元,实现运行优化,保持直流微电网的电压稳定。利用Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证了该方法的有效性。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

自治直流微电网分布式经济下垂控制策略

经济下垂控制策略由于考虑了并联机组发电成本、运行效率、治污成本等因素,有效地解决了传统下垂控制策略运行成本高、效率低的问题。该文鉴于已有经济下垂控制策略的不足,提出了一种分布式经济下垂控制策略。该策略利用分布式一致性算法迭代寻找发电单元的最优经济运行点,并同时改变下垂控制的系数,使得收敛后微电网总的运行成本最低。文中所提的分布式策略兼具集中控制及自治控制的优点,由于没有中心控制器,增加了控制的鲁棒性及灵活性。利用Matlab/Simulink搭建具有不同运行成本单元的直流微电网模型,在JADE平台上开发所提策略,通过联合仿真验证了控制策略的有效性。对延时的影响进行了详细分析,并提出了相应的解决措施;设计了节点的投退协议,仿真验证了所提策略的即插即用特性。     

基于NSGA-Ⅱ和模糊决策的交直流混合微电网多目标优化调度

风电、光伏等可再生能源在微电网的渗透率日益增加，使得交直流混合微电网经济调度难度加大。为实现含高渗透率可再生能源的交直流混合微电网的优化运行，结合分时电价机制，对蓄电池充放电策略进行研究。以经济成本和总节点电压偏差为优化的目标函数，建立考虑蓄电池荷电状态和公共直流母线关键节点电压偏差的多目标优化模型；针对非支配排序遗传算法(non-dominated sorting in genetic algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)只能求出一个非劣解集的特点，将NSGA-Ⅱ和模糊决策相结合，利用模糊决策从非劣解集中寻找最优解。最后针对交直流混合微电网算例，求出交直流混合微电网的优化调度策略，结果表明该算法能有效降低交直流混合微电网运行成本以及公共直流母线关键节点的电压偏差。     

孤岛模式下多源直流微电网经济运行的协调优化控制策略

基于直流微电网的时变性与分布式发电单元的不确定性,本文提出了一种最小化运行成本的多源协调优化控制策略。首先,建立了优化调度模型,通过完全分布式的控制框架,设计了实时经济运行的优化方案,以实现直流微电网系统分布式发电的负载分配、电压恢复以及经济最优。此外,由于三个变量的动态变化值被引入到一致性算法中,功率分配优化过程是实时的。最后,用仿真算例来对上述优化策略进行验证。结果表明,提出的控制策略可有效地实现分布式发电的最优功率分配,达到最小化运行成本的目标。当直流微电网系统中单元的成本函数或功率限制发生变化时,能够实现在线优化。     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于SOC下垂控制的独立直流微电网协调控制策略研究

储能系统(ESS)作为独立直流微电网的关键组成部分,其主要由多组储能单元(ESUs)组成。针对多组ESUs荷电状态(SOC)均衡速度较慢,在SOC均衡过程中会产生母线电压偏差问题,提出一种改进SOC下垂控制策略。首先,该控制策略根据各储能单元(ESU)的充放电状态和SOC值寻找最优下垂曲线,合理分配负荷功率,减小母线电压偏差。然后通过确定主储能单元进行功率再分配,并在允许范围内动态调整下垂系数,使系统快速收敛到均衡状态,进一步减小该过程中产生的母线电压偏差。此外,考虑当ESS因满充等原因退出运行时,ESS稳压变为光伏系统稳压,光伏系统由变步长MPPT控制切换为带有前馈补偿的下垂控制,确保母线电压稳定和微电网安全运行。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制策略可在保证SOC快速均衡的前提下,减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。最后,利用MATLAB/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。     

基于自适应下垂控制的多储能直流微网能量管理策略

下垂控制作为实现微网协调控制与储能单元(energy storage unit,ESU)荷电状态(state of charge,SOC)均衡的典型方法,受到ESU自身的SOC、容量、极限功率限制,以及母线电压质量、不匹配线路阻抗的影响.综合上述因素,提出了一种基于自适应下垂控制的直流微网能量管理策略,ESU之间根据自...     

基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法

为了提升孤岛微电网频率抗干扰性,提出一种基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法。针对微电网频率偏差进行Q学习,动态调节多个分布式电源的下垂控制参数以改变其输出功率,实现微电网内多源协调有功频率控制。首先,介绍了Q学习算法的基本原理;其次,提出基于Q学习的频率恢复控制方法,并设计基于Q学习算法的控制器,利用Q学习算法动态修正下垂参数,协调微电网多个分布式电源进行频率恢复控制;最后,利用MATLAB建立典型微电网仿真模型,并基于S-function自定义建立强化学习控制器,从Q学习训练过程、频率控制响应特性多个方面验证了所提方法的有效性和适应性。     

直流微网自适应动态下垂控制策略研究

直流微网由于接入分布式能源而具有随机性和不稳定性,为平衡负荷波动,传统直流微网常采用下垂控制策略,但会引起一定范围内的电压偏移,不仅影响系统调节范围,而且会对接入负载产生不良影响。此外,传统下垂控制系数为常数,下垂系数大则电压会远远偏离参考值,下垂系数小则动态性能差。针对以上问题,提出直流微网自适应动态下垂控制策略,不仅具有良好的动态性能而且实现系统电压无静差。将上述控制策略分别进行仿真和实验,结果表明该控制策略可有效实现直流微网的运行稳定。