多微网协调控制策略及其一致性控制研究

作     者：范丽 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李国杰

授予年度：2016年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：多微网模型 运行状态转换 分层控制 一致性控制 一致性协议 

摘      要：随着经济的快速发展,我国正面临化石燃料资源日渐枯竭、环境污染日趋严重、能源问题日益突出的重大挑战,这些因素促使清洁、可再生的分布式电源得到了广泛应用。微网作为分布式电源的有效管理形式,逐渐成为研究热点。典型的微网运行状态有并网运行、孤网运行、并网转孤网和孤网转并网四种。为了确保微网在各个运行状态下的稳定运行,微网应根据其运行状态进行控制策略调整。然而,针对由多个微网并联、串联或嵌套组成的多微网结构,多微网内各个子微网并孤网组合形式复杂多样,并不能用简单的四种运行状态进行划分。此外,多微网运行过程中,其各个节点电压幅值和频率与设定值可能存在偏差。针对上述问题,本文提出了一种基于本地运行状态转换的多微网协调控制策略,并在该策略基础上,进行了控制一致性问题研究,实现了多微网协调一致控制。研究内容主要包括:(1)采用简化分布式电源模型,统一使用逆变接口将分布式电源接入多微网,根据分布式电源PQ、V/f和下垂控制方法,利用Simulink搭建了多微网内分布式电源控制模型。(2)制定了适用于多微网的三层分层控制结构,提出了基于本地运行状态转换的多微网协调控制策略,实现多微网运行状态的快速切换。(3)通过分析多微网内分层控制器的有效控制模式划分多微网的运行状态,根据多微网内存在的触发事件,制定基于本地运行状态转换的协调控制方案。所采用的多微网运行状态划分方法减少了根据元件特性等制定的多微网运行状态重复情况,降低了多微网运行控制复杂度。(4)研究多智能体一致性控制,结合本文采用多微网分层控制结构以及基于本地运行状态转换的控制策略,提出了适用于多微网的一致性控制策略,并结合分布式电源控制方式,给出了多微网一致性控制器的实现与设置方法。(5)基于CIGRE模型扩展出多微网算例,利用Netlogo和Simulink联合搭建了多微网仿真平台。仿真结果表明,本文所设计的基于本地运行状态转换的多微网协调控制策略能快速有效地实现多微网的运行状态转换,有效保证各个运行状态下,电压、频率的稳定以及对重要负荷的持续可靠供电;当加入一致性控制后,所提出控制策略能实现电压、频率的无差调节,保证多微网各个节点电压、频率的一致运行,实现了多微网的控制一致性,进一步提高了供电质量。