基于自律分散系统的直流微电网稳定控制器优化设计_王皓界
《2024年分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究》范文
《分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的利用和分布式发电技术逐渐成为全球关注的焦点。
分布式发电与微网系统作为新型的能源利用方式，具有高效、环保、灵活等优点，对于推动能源结构的转型和升级具有重要意义。
本文旨在研究分布式发电与微网系统的多目标优化设计与协调控制，为提高能源利用效率和系统稳定性提供理论依据和技术支持。
二、分布式发电技术概述分布式发电技术是指将可再生能源（如风能、太阳能、生物质能等）以及某些清洁化石能源（如天然气）进行分布式布置和发电，其主要特点是能够实现对能源的高效利用，同时降低环境污染。
与传统的大规模集中式发电相比，分布式发电更符合可持续发展和环境保护的需求。
三、多目标优化设计研究在分布式发电与微网系统的多目标优化设计中，主要考虑以下几个方面的目标：1. 经济性：在满足电力需求的前提下，尽可能降低系统的建设和运行成本。
2. 环保性：通过利用可再生能源，减少对环境的污染和破坏。
3. 可靠性：确保系统的稳定运行和供电的可靠性。
4. 灵活性：系统应具备应对不同电力需求和能源价格变化的能力。
针对上述目标，采用多种优化方法和技术手段进行系统设计和参数优化，如运筹学方法、遗传算法、智能控制等。
这些方法在多目标之间的权衡和优化过程中，能够有效地找到最优解或近似最优解，为分布式发电与微网系统的设计和运行提供理论依据。
四、协调控制研究协调控制是分布式发电与微网系统稳定运行的关键。
在微网系统中，各个分布式发电单元需要通过协调控制，实现电力供需的平衡和系统的稳定运行。
这需要采用先进的控制策略和算法，如微网能量管理系统、分布式能源协调控制策略等。
这些策略和算法能够实现对系统内各单元的实时监控和优化调度，确保系统的稳定性和供电的可靠性。
五、结论本文通过对分布式发电与微网系统的多目标优化设计与协调控制进行研究，为提高能源利用效率和系统稳定性提供了理论依据和技术支持。
《2024年分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究》范文
《分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究》篇一一、引言随着能源危机和环境污染问题的日益严重，可再生能源的利用和分布式发电技术成为了全球关注的焦点。
分布式发电与微网系统作为新型的能源利用方式，具有提高能源利用效率、减少环境污染、提高供电可靠性等优点。
然而，由于分布式发电与微网系统的复杂性，其设计与控制面临着诸多挑战。
因此，本文旨在研究分布式发电与微网系统的多目标优化设计与协调控制，以提高系统的综合性能。
二、分布式发电与微网系统概述分布式发电是指将分散的电源分布在用户附近，以就近满足能源需求的方式。
而微网系统则是一种集成了分布式电源、储能设备、负荷等元素的局部电力系统。
分布式发电与微网系统具有以下优点：提高能源利用效率、减少环境污染、降低电网压力、提高供电可靠性等。
然而，由于分布式电源的随机性、波动性和不可预测性，以及微网系统的复杂性，其设计与控制面临着诸多挑战。
三、多目标优化设计研究针对分布式发电与微网系统的多目标优化设计，本文提出了一种基于多智能体优化算法的设计方法。
该方法通过将系统分解为多个智能体，每个智能体负责优化一个目标函数，然后通过协调控制实现多个目标函数的综合优化。
具体而言，本文研究了以下方面的优化设计：1. 电源规划：根据负荷需求和可再生能源的分布情况，合理规划分布式电源的布局和容量。
2. 储能系统设计：根据系统需求和储能设备的特性，设计合理的储能系统，以实现能量的平衡和优化。
3. 负荷管理：通过智能负荷管理技术，实现负荷的削峰填谷，提高系统的供电可靠性和经济性。
4. 保护与控制策略：设计合理的保护与控制策略，以保障系统的安全稳定运行。
四、协调控制研究针对分布式发电与微网系统的协调控制，本文提出了一种基于分层控制的协调控制策略。
该策略通过将系统分为不同的层次，实现不同层次之间的协调控制。
具体而言，本文研究了以下方面的协调控制：1. 电源侧协调控制：通过优化分布式电源的出力，实现电源侧的协调控制。
基于VSC-MTDC系统的改进多点直流电压控制策略
基于VSC-MTDC系统的改进多点直流电压控制策略
张涛;宋恒东;潘灵敏;昌国际;吴伟
【期刊名称】《电工电气》
【年(卷),期】2018(000)012
【摘要】针对多端直流输电系统定电压控制方式的不足,提出了考虑系统启动之初和大幅功率变动时的改进多点直流电压控制策略,并搭建了含等效海上风电场的多端直流输电系统,利用MATLAB/Simulink在多种扰动和故障运行工况下进行了仿真分析.仿真结果表明,该控制策略具有较好的响应速度、精度和稳定性,能够实现系统换流站间的稳定运行.
【总页数】5页(P12-16)
【作者】张涛;宋恒东;潘灵敏;昌国际;吴伟
【作者单位】国网江苏省电力有限公司检修分公司,江苏南京 211102;国网江苏省电力有限公司检修分公司,江苏南京 211102;国网江苏省电力有限公司检修分公司,江苏南京 211102;国网江苏省电力有限公司检修分公司,江苏南京 211102;国网江苏省电力有限公司检修分公司,江苏南京 211102
【正文语种】中文
【中图分类】TM714.2
【相关文献】
1.基于直流电压下降特性的VSC-MTDC控制策略研究 [J], 辛俊峰;韩金铜;康金良
2.VSC-MTDC系统变截距直流电压下垂控制策略 [J], 张海波;袁志昌;赵宇明;刘国
伟;姚森敬
3.VSC-MTDC输电系统直流电压控制策略研究 [J], 孙林升;张居里;李香萍;王新运;姚光锋;侯鹏飞;李光镇;;;;;;;
4.基于改进量子粒子群算法的含DG交直流混合系统电压质量控制策略 [J], 王皓;艾芊;
5.基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略 [J], 沈周丽;李锐华;胡波
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直流微电网——未来供用电领域的重要模式
直流微电网——未来供用电领域的重要模式
韩民晓;王皓界
【期刊名称】《电气制造》
【年(卷),期】2015(010)005
【摘要】随着直流形式分布式电源的发展、直流用电负荷比例的增高、储能装置使用的增多及敏感负荷对供电质量要求的提高,采用直流方式组织电源、储能、负载及监控装置构成的直流微电网将成为未来供用电领域的一种重要模式.本文在探讨直流微电网发展驱动力的基础上,描述了直流微电网的主要特征,给出了直流微电网的主要拓扑形式,并对当今国内外直流微电网发展的基本情况做了简要介绍,论述了直流微电网中的关键设备及相应的关键技术.论文分别从设备和系统层面探讨了直流微电网相关的控制策略,讨论了直流微电网故障方式及保护的主要问题.论文最后对直流微电网的发展趋势及应用前景做了简要展望.
【总页数】9页(P1-9)
【作者】韩民晓;王皓界
【作者单位】华北电力大学新能源国家重点实验室北京 102206;华北电力大学新能源国家重点实验室北京 102206
【正文语种】中文
【中图分类】TM727
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1.未来配电网的主要形态——基于储能的低压直流微电网 [J], 刘健;魏昊焜;张志华;王宏
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《2024年分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究》范文
《分布式发电与微网系统多目标优化设计与协调控制研究》篇一一、引言随着社会经济的飞速发展，传统的集中式供电方式在面临环保压力和能源消耗限制的情况下，正逐步受到挑战。
因此，分布式发电及微网系统的研究与运用越来越受到关注。
本文将对分布式发电与微网系统的多目标优化设计与协调控制进行深入研究，为现代电力系统的可持续、稳定、高效运行提供新的解决方案。
二、分布式发电概述分布式发电，是一种新型的供电方式，主要特点是电源在用户的附近或直接在用户侧，通常包括风能、太阳能、生物质能等多种形式的发电系统。
它不仅能够有效利用分散的能源资源，而且能降低电力损耗，减少环境影响。
然而，由于各种发电方式之间的协调控制问题，使得其应用过程中存在着诸多挑战。
三、微网系统及其优势微网系统是一种集成了多种分布式发电方式的系统，通过高级的协调控制策略，实现电力供应的稳定性和可靠性。
微网系统具有以下优势：一是能够充分利用可再生能源；二是能够减少对环境的影响；三是能够提高电力系统的稳定性和可靠性；四是能够满足用户的个性化需求。
四、多目标优化设计在分布式发电与微网系统中，多目标优化设计是一个关键环节。
设计时需考虑的目标包括电力供应的稳定性、可再生能源的利用率、电力损耗的降低、系统成本等。
在满足所有需求的前提下，应进行多目标优化设计。
例如，可以优化电源配置，合理布局各类电源；可以优化储能设备，使其能够在电力需求高峰时提供足够的电力；还可以优化调度策略，实现电力供应的动态平衡。
五、协调控制策略协调控制是微网系统的核心部分，其目标是确保系统的稳定运行和满足电力需求。
这需要综合利用各类传感器、控制器和通信设备等硬件设备以及高级的控制算法和优化技术。
控制策略的制定需要考虑电源的特性、负荷的预测、储能设备的状态等多方面的因素。
例如，可以采用分级控制策略，根据系统的运行状态和需求，对不同的电源和设备进行分级控制，以实现最优的电力供应和能源利用。
六、研究现状与展望目前，国内外对于分布式发电与微网系统的研究已经取得了一定的成果。
基于分布式直流微电网的自抗扰控制方法研究
基于分布式直流微电网的自抗扰控制方法研究近年来，随着能源危机和环境污染问题的日益凸显，分布式能源系统逐渐成为能源领域的研究热点。
分布式直流（DC）微电网作为分布式能源系统的一种重要形式，以其高效、灵活和可靠的特点吸引了广泛关注。
然而，由于其特殊的电力特性，DC微电网面临着电流波动、电压波动和负载不平衡等问题，进而影响了系统的稳定性和可靠性。
为了解决DC微电网中的自抗扰控制问题，研究人员提出了一种基于分布式直流微电网的自抗扰控制方法。
该方法通过引入自适应控制和扰动观测器，实现了对DC微电网中各种扰动的实时感知和补偿。
具体而言，该方法首先利用扰动观测器实时测量系统中的扰动信号，并对其进行分析和建模。
然后，通过自适应控制器对扰动信号进行补偿，从而实现了对系统的自抗扰控制。
在实际应用中，该方法具有多个优点。
首先，通过引入自适应控制和扰动观测器，可以实现对DC微电网中各种扰动的实时感知和补偿，提高了系统的稳定性和可靠性。
其次，该方法可以自适应地调整控制参数，适应不同工况下的控制要求，提高了系统的适应性和鲁棒性。
此外，该方法还能够减少系统的能耗，提高能源利用效率，具有较好的经济性。
然而，该方法在实际应用中还存在一些挑战和问题。
首先，由于DC微电网中存在多个节点和多个负载，扰动信号的测量和建模相对复杂。
其次，自适应控制器的设计和参数调整需要充分考虑系统的稳定性和收敛性，这对控制算法的设计和实现提出了较高的要求。
此外，由于DC微电网中的负载变化较大，系统的控制性能也需要随之调整和优化。
综上所述，基于分布式直流微电网的自抗扰控制方法具有重要的研究意义和应用价值。
通过引入自适应控制和扰动观测器，可以实现对DC微电网中各种扰动的实时感知和补偿，提高系统的稳定性和可靠性。
然而，该方法仍然需要进一步的研究和探索，以解决实际应用中的挑战和问题，为分布式能源系统的发展做出更大的贡献。
一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器[发明专利]
![一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1d169af851e2524de518964bcf84b9d528ea2c7b.png)
专利名称：一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器
专利类型：发明专利
发明人：王燕舞,张宇,刘骁康,肖江文
申请号：CN202110837323.6
申请日：20210723
公开号：CN113488984B
公开日：
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种保障直流微电网稳定运行的二级控制方法和控制器，属于多供电端直流微电网的调控领域。
包括：获取直流微电网母线额定电压、各个直流变换器输出电压和输出电流，计算直流微电网稳定运行时的单位电流；计算电压误差和电流误差；计算综合误差；计算控制器的中间状态；对中间状态积分，得到二级控制信号，输出至下垂控制器。
本发明仅需采集本地变换器输出电流、电压信号，而不需要邻居节点的信息和母线电压值，极大减轻了通讯负担；而且微电网中电流、电压的收敛时间仅受单一参数调节且可被预先设定，故可以通过调节控制参数灵活调整收敛时间。
申请人：华中科技大学
地址：430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
国籍：CN
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一种基于自适应控制的微网能量优化调度方法[发明专利]
![一种基于自适应控制的微网能量优化调度方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/952ce12f6d85ec3a87c24028915f804d2b168711.png)
专利名称：一种基于自适应控制的微网能量优化调度方法专利类型：发明专利
发明人：赵力航,杨敏,常伟光,杨强,董伟,汪洋叶,陈新琪
申请号：CN202010907625.1
申请日：20200902
公开号：CN112003330B
公开日：
20220517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于自适应控制的微网能量优化调度方法，包括：S1、获取随机线性控制系统；S2、根据步骤S1获取的随机线性控制系统构建自适应微网优化调度模型；S3、对步骤S2构建的自适应微网优化调度模型进行MPC优化调度。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种基于自适应控制的微网能量优化调度方法，在随机能源和储能系统的联合优化调度框架下，提出基于自适应随机模型预测控制的优化策略，并与基于场景构造的鲁棒模型预测控制方法进行比较，并设计不同的自适应更新策略和不同调整参数的比较模型，本发明所提方法能够有效提高系统的调度性能和模型的自适应性，降低系统的保守性。
申请人：浙江浙能技术研究院有限公司,浙江大学
地址：311121 浙江省杭州市余杭区五常街道余杭塘路2159-1号1幢5楼
国籍：CN
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基于虚拟直流发电机的直流微电网惯性提高控制研究
基于虚拟直流发电机的直流微电网惯性提高控制研究
马越超
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2024(32)3
【摘要】针对直流微网低惯性特点,本文提出了在孤岛模式下应用虚拟直流发电机的控制策略。
该策略将虚拟直流发电机应用在了风机的后级升压变换器中,构成了基于虚拟直流发电机的双级控制策略。
结合虚拟直流发电机的动态调节过程和直流微网的小信号模型,利用阻抗比判据,判断了转动惯量对系统稳定性的影响。
并采用粒子群算法获得了当前条件下的最优转动惯量。
通过不同工况下的仿真结果,证明了本策略不仅可以稳定直流母线电压,还可以提高蓄电池的寿命,实现了直流微电网的稳定运行。
【总页数】5页(P110-113)
【作者】马越超
【作者单位】包头职业技术学院电气工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.基于虚拟惯性控制的直流微电网稳定性分析及其改进方法
2.基于无源控制的光储直流微网虚拟惯性控制策略研究
3.基于模型预测控制的直流微电网虚拟惯性优化方法
4.直流微电网暂态自适应虚拟惯性控制策略及其参数可行域研究
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图2
三相交错 DC/DC 换流器
1/(Ls)
Fig. 2 Three-phase interleaved DC/DC converter
Iref + PI U* ref PWM Uo + Idc R Udc
下垂控制环节
G-VSC
G-VSC
750 V DC DC/DC DC/DC 110 V DC 光伏 直流负载 储能 SC
直流断 路器
750 V DC SC 储 能 DC/AC DC/AC
220 V AC 交流负载 风力发电
图1 Fig. 1
直流微电网架构
DC microgrid architecture
361
通过检测直流母排电压调整自身工作方式，在没有 相互通信的情况下实现直流微电网的稳定运行。在 分析直流微网的构成以及各种运行模式的基础上， 文献[12-13]提出了电压分层协调控制策略，各换流 器独立工作， 无需相互通信， 可简化控制系统结构， 并使直流微网具备“即插即用”的功能。 当直流微电网由并网转为孤网时，微电网中的 储能往往需要向直流微电网输出功率，通过自身有 限的电能支撑起直流微电网电压，因此，在放电状 态下对储能电池换流效率的全局优化就显得至关 重要。文献[14-16]提出了一种分级下垂控制，在较 少通信的基础上，通过对各个换流器下垂特性的调 节，实现各换流器间的相互配合与优化，以保证直 流母排电压稳定。在此基础上，文献[17]提出了一 种基于多代理系统的优化控制策略，各供电单元通 过动态一致性算法得到全局电流信息并重新分配 电流，使得各个换流器运行效率得到优化。 本文对直流微电网储能电池在放电状态下的 换流效率进行了全局优化，使换流损耗显著降低。 储能电池通过 DC/DC 换流器与直流微电网相连， 其主要作用是稳定直流微电网电压，因此本文称这 种换流器为直微电网稳定控制器 (DC micro-grid stability controller，SC)。由于在孤网轻载条件下多 台 SC 同时运行会引起较大的换流损耗，当系统中 配置一定数量的 SC 并向外输出功率时，可以根据 SC 效率特性调节 SC 的工作数量，使运行的 SC 都 工作在效率最高点附近。 与集中分层控制相比，自律分散系统每个单元 都具有自律决策能力， 某一单元出现故障不会影响到 整个系统， 但是在集中分层控制系统中， 如果控制系 统出现故障会导致整个系统无法正常运行；除此之 外， 若集中分层控制系统某一端子与控制中心的通信 发生中断， 则该端子将无法得到全局信息， 而自律分 散系统中即使某一通信线路发生中断， 只要整个系统 节点连通， 各单元依然可以得到全局信息， 可靠性更 好，因此本文提出了基于自律分散系统的优化方案， 各 SC 通过逻辑运算迭代算法得到全局 SC 信息，并 结合本地直流母排电压信息调节 SC 运行数量及其下 垂曲线特性， 在保证直流微电网并网、 孤网条件下稳 定运行的同时对各换流器输出电流进行实时调节， 降 低总的换流损耗，实现效率的全局优化。
0 引言
以可再生能源为主的分布式发电方式为缓解 环境压力、应对能源紧张提供了一种有效的途径。 但是直接将分布式电源接入主网可能会对主网的 稳定性和电能质量造成影响。实践和研究表明，微 电网是利用分布式发电供能的最有效方式，并且与 交流微电网相比，直流微电网的优势更加明显[1-5]。 储能作为直流微电网的重要组成单元，能够在 交流主网无法为直流微网提供电压支撑时起到稳 定直流微电网电压的作用。文献[6-7]搭建了一个直 流微网物理平台，证实了直流微电网在孤网状态下 能够正常运行，但是没有考虑孤网与并网的相互转 换。文献 [8] 提出了一种基于多代理系统的控制策 略，在大量通信的基础上实现了直流微网能量的分 层管理。文献[9]提出了一种多层微电网结构，结合 相应的控制策略最终可以通过储能电池与光伏电 池的配合实现可再生能源的充分利用。文献[10-11] 认为直流微电网中，包括储能在内的各个单元可以
文章编号：0258-8013 (2016) 02-0360-08
基于自律分散系统的直流微电网稳定 控制器优化设计
王皓界 1，韩民晓 1，Josep M. Guerrero2，栾文鹏 3
(1．华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 昌平区 102206；2．奥尔堡大学能源技术系，丹麦 9220； 3．中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192)
(1. School of Electric and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Changping District, Beijing 102206, China; 2. Department of Energy Technology, Aalborg University 9220, Denmark; 3. China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China) ABSTRACT: DC Micro-grid stability controller (SC) which is connected with storage plays an important role in DC micro-grid. However, the converter losses will be increased when the load is light under the condition of island operation while multi SCs are parallel operating. In order to increase the efficiency when multi SCs parallel operating, the optimization scheme based on the autonomous decentralized system was proposed. Every SC can receive the other SCs information by logical operation iterative algorithm, thus binding local voltage detection the quantity and droop characteristic of operating SC can be real time regulated. Ensuring micro-grid steady operation under the condition of grid connected and the condition of island, all the running SCs efficiency will approximate to maximum and the globe efficiency optimization can be realized. Based on optimizing, every SC can self adaptively regulate its droop characteristic, and the optimization effect will be more obvious as the load decreases. KEY WORDS: DC micro-grid; stability controller; 合本地直流母排电压信息调节 SC 运行数量及其下垂曲线特 性， 在保证直流微电网并网、 孤网条件下稳定运行的同时对 各换流器输出电流进行实时调节，使运行的 SC 都工作在效 率最高点附近， 实现 SC 效率的全局优化。 通过优化， 各 SC 能够根据直流母排电压自适应调节其下垂特性， 并且负载越 轻，优化效果越明显。 关键词：直流微电网；稳定控制器；自律分散系统；下垂控 制；效率优化；逻辑运算迭代算法
io，结合图 4，由式(2)—(4)可知当 io<kiOPk 时，有 i i Q0 ( o ) < Q0 ( o ) k k +1
当 io>kiOPk 时，有
(5)
i i Q0 ( o ) > Q0 ( o ) k k +1
(6)பைடு நூலகம்
2 SC 第一层优化
2.1 SC 优化原则 DC/DC 换流器效率大小与工作电流有关， 典型 的效率曲线如图 4 所示[18]， 其中μ为能量传递效率， i 为换流器的输出电流，容易看出μ、i 之间存在以 i 为自变量、μ为因变量的函数关系，其中 iex 为μ(i) 的极大值点。随着直流微电网容量的扩大，储能设 备及相应的 SC 数量也会随之增加。可以根据效率 曲线特性调节 SC 工作数量以实现第一层优化，使 运行的 SC 都工作在效率最高点附近，从而实现效 率的全局优化。
Optimization Design of DC Micro-grid Stability Controller Based on the Autonomous Decentralized System
WANG Haojie1, HAN Minxiao1, Josep M. Guerrero2, LUAN Wenpeng3
基金项目：国家国际科技合作专项(2014DFG72620)。 Supported by International S&T Cooperation Program of China (2014DFG72620).
第2期
王皓界等：基于自律分散系统的直流微电网稳定控制器优化设计
S1 10 kV AC S2 10 kV AC
360
第 36 卷 第 2 期 2016 年 1 月 20 日
中
国 电 机 工 程 学 Proceedings of the CSEE