考慮經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流抑制的微網(wǎng)能量優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微網(wǎng)系統(tǒng)中各類微源的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流抑制。特別針對的是一種 多逆變器并聯(lián)的微網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源是社會和經(jīng)濟發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，電能作為最清潔便利的能源形式，是國 民經(jīng)濟的命脈。然而，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，超大規(guī)模電力系統(tǒng)也日益暴露出一些弊 端：運行成本高，難度大，難以適應用戶多樣化的供電需求。近幾年世界范圍內(nèi)發(fā)生的幾次 大規(guī)模停電事故也使得電網(wǎng)在運行安全性和可靠性方面的弱點暴露無疑。在資源緊缺、環(huán) 保問題、電網(wǎng)安全與可靠性要求的多重壓力下，世界各國紛紛開始關(guān)注環(huán)保、高效和靈活的 發(fā)電方式--分布式發(fā)電（Distributedgeneration,DG)。為充分利用可再生能源和對各 種分布式電源單元進行有效管理，一種由分布式電源、儲能系統(tǒng)、負荷和保護裝置匯集而成 的微型電網(wǎng)已成為分布式電源單元與電網(wǎng)連接的一種新思路，成為了智能電網(wǎng)的重要組成 部分。
[0003] 微網(wǎng)中的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度，是微網(wǎng)研宄領(lǐng)域的熱點。由于動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度考慮了各個 時段之間的內(nèi)在關(guān)系，更加符合系統(tǒng)的實際運行要求，因此，研宄微網(wǎng)的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度更具 有重要意義。但由于微網(wǎng)目前的組織構(gòu)架大多為多個逆變器的并聯(lián)系統(tǒng)，要實現(xiàn)多個逆變 器的經(jīng)濟調(diào)度仍舊存在諸多問題。當考慮到并聯(lián)逆變器的閉環(huán)設(shè)計差異、參數(shù)飄逸以及 諧波注入等影響時，并聯(lián)微源因輸出阻抗的不一致使得輸出的電壓和幅值無法完全相同， 難以實現(xiàn)微源間的環(huán)流抑制和功率的精確分配，導致整個微網(wǎng)系統(tǒng)中充斥著大量的環(huán)流功 率，一方面使得各類元器件得到損耗，另一方面。也造成微源發(fā)出的部分能源浪費。但在目 前的研宄領(lǐng)域中，若涉及到微網(wǎng)的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度的，均為考慮各個逆變器之間是否會產(chǎn)生 一定的功率環(huán)流以及如何抑制的問題。同樣的，當涉及不同容量微源逆變器并聯(lián)系統(tǒng)之間 的環(huán)流抑制問題時，均未考慮到如何在實現(xiàn)環(huán)流抑制的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)各個微源的經(jīng)濟共享。 因此，如何控制微網(wǎng)中多個逆變器之間的協(xié)調(diào)運行，同時實現(xiàn)不同功率等級間功率的精確 分配、環(huán)流控制和經(jīng)濟調(diào)度，實現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟、穩(wěn)定運行，則是微網(wǎng)研宄領(lǐng)域中的一個 嶄新的思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要克服目前多逆變器并聯(lián)的微網(wǎng)系統(tǒng)的上述缺點，提供一種結(jié)合進化博弈 理論和虛擬阻抗技術(shù)的微網(wǎng)能量優(yōu)化方法，解決其內(nèi)部各類微源間的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流 抑制，實現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。
[0005] 不同于以往微網(wǎng)系統(tǒng)中，僅僅考慮微源間的經(jīng)濟調(diào)度或者環(huán)流抑制某一方面的內(nèi) 容，本發(fā)明同時實現(xiàn)了上述兩者功能：利用進化博弈理論，結(jié)合各個微源的成本效益函數(shù)， 實現(xiàn)微源的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度；同時，利于虛擬阻抗技術(shù)和下垂控制技術(shù)，設(shè)計各個并聯(lián)逆變器 的等效輸出阻抗，使得各個微源按照進化博弈理論得出的各自給定功率進行功率分配，實 現(xiàn)整個微網(wǎng)系統(tǒng)的環(huán)流抑制?？紤]經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流抑制的微網(wǎng)能量優(yōu)化方法的的流程圖 如圖1所示。
[0006] 考慮動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流抑制的微網(wǎng)能量優(yōu)化方法的步驟如下所示：
[0007] 1)初始化微網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)；
[0008] 2)利用進化博弈理論，得出各個微源的有功功率參考值，實現(xiàn)微網(wǎng)的動態(tài)經(jīng)濟調(diào) 度。
[0009] 3)結(jié)合虛擬阻抗技術(shù)，實現(xiàn)微網(wǎng)間的環(huán)流抑制。
[0010] 4)輸出整個微網(wǎng)系統(tǒng)的能量優(yōu)化結(jié)果。
[0011] 為進一步的闡述本
【發(fā)明內(nèi)容】
的創(chuàng)新性，更詳細的步驟內(nèi)容如下所述：
[0012] 1)初始化微網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)。
[0013] 1-1)確定微網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度的參數(shù)。按照各類微源的實際情況，諸如所需要的燃料成 本、維修成本、維護成本以及產(chǎn)生的實際經(jīng)濟效益，確定各個微源效益函數(shù)的各類參數(shù)。每 個微源效益函數(shù)的表達式如下所示：
【主權(quán)項】
1.考慮動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流抑制的微網(wǎng)能量優(yōu)化方法，具體步驟是： 1) 初始化微網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)； 1-1)確定微網(wǎng)經(jīng)濟調(diào)度的參數(shù)；按照各類微源的實際情況，諸如所需要的燃料成本、 維修成本、維護成本W(wǎng)及產(chǎn)生的實際經(jīng)濟效益，確定各個微源效益函數(shù)的各類參數(shù)；每個微 源效益函數(shù)的表達式如下所示：
(1) 其中，代表第i個微源的效益函數(shù)；Ci代表第i個微源的成本因子；P 即為通 過進化博弈理論得出的第i個微源相應的參考功率；為各個微源的最大功率； 1-2)確定微源下垂控制中的各類參數(shù)；由于各個微源的逆變器采用下垂控制技術(shù)，因 此，按照下垂控制的設(shè)計原則，確定各個微源下垂控制器的參數(shù)，諸如雙環(huán)控制中的PI參 數(shù)、功率控制的低通濾波器參數(shù)、SPWM載波頻率和LC濾波器的參數(shù)等等； 2) 微網(wǎng)的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度； 根據(jù)進化博弈理論的進化微分方程，得出各個微源的有功功率的參考值；進化微分方 程表示如下： 戶戶"(乂化',)-/) (2) 其中，代表的是第i個微源的適應度函數(shù)，/代表的是平均適應度函數(shù)；表示分 別如做和（4)所示；
其中
即為整個微網(wǎng)系統(tǒng)實時的負荷有功功率總量； 因此，根據(jù)微分方程（2)，當微網(wǎng)系統(tǒng)中的負荷發(fā)生顯著波動時，根據(jù)進化博弈理論，實 時地得出各個微源的有功功率的參考值W實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度； 3) 各個微源的環(huán)流抑制； 3-1)計算各個微源下垂控制器的下垂參數(shù)；為達到不同容量逆變器之間的有功功率 分配和環(huán)流抑制，必須設(shè)計各個微源的空載頻率相同，該樣，下垂調(diào)節(jié)最終才能穩(wěn)定在同一 個頻率點；通過進化博弈理論得到的各個微源的參考有功功率即為期望的各個微源最終輸 出功率，因此，參考有功功率和下垂系數(shù)必須滿足W下關(guān)系： P" ?町二Pr，2 ?馬二…=Pr，i ? Ki 妨其中，K康示第i個微源的有功下垂系數(shù)； 通過公示（5)和進化博弈得出的有功功率參考值，即可得出各個逆變器有功下垂系 數(shù)；

3-2)計算各個微源的等效輸出阻抗值；為達到各個微源間的無功率環(huán)流，需要設(shè)計各 個并聯(lián)逆變器輸出功率比與等效輸出阻抗比之間滿足一定的比例關(guān)系： P" ? Xi= Pr，2 ? X2 =…=P" i ? Xi 做其中，Xi表示第i個微源的等效輸出阻抗； 通過公示（6)和進化博弈得出的有功功率參考值，即可得出各個逆變器等效輸出阻 抗； 3-3)構(gòu)建虛擬阻抗環(huán)；通過在傳統(tǒng)的下垂控制環(huán)外增加一個虛擬阻抗環(huán)來實現(xiàn)逆變 器輸出阻抗與上述3-2中得到的等效輸出阻抗的相同作用，按照圖4所示，構(gòu)建虛擬阻抗 環(huán)，來模擬實際的阻抗效果，達到逆變器間的環(huán)流抑制； 4)輸出最終的優(yōu)化結(jié)果； 根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)置，進行系統(tǒng)仿真，輸出整個微網(wǎng)系統(tǒng)中各個微源的輸出功率、輸出 電壓和輸出電流，計算各個微源間的環(huán)流功率W及經(jīng)濟效益指標，W驗證本發(fā)明的有效性 與優(yōu)越性。
【專利摘要】考慮動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度和環(huán)流抑制的微網(wǎng)能量優(yōu)化方法，具體步驟是：初始化微網(wǎng)系統(tǒng)的參數(shù)；利用進化博弈理論，得出各個微源的有功功率參考值，實現(xiàn)微網(wǎng)的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度；結(jié)合虛擬阻抗技術(shù)，實現(xiàn)微網(wǎng)間的環(huán)流抑制；輸出整個微網(wǎng)系統(tǒng)的能量優(yōu)化結(jié)果。本發(fā)明同時實現(xiàn)了上述兩者功能：利用進化博弈理論，在各個微源的成本效益函數(shù)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)微源的動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度；同時，利于虛擬阻抗技術(shù)和下垂控制技術(shù)，設(shè)計各個并聯(lián)逆變器的等效輸出阻抗，使得各個微源按照進化博弈理論得出功率參考值進行功率分配，實現(xiàn)整個微網(wǎng)系統(tǒng)的環(huán)流抑制。
【IPC分類】H02J3-00, H02J3-38
【公開號】CN104600694
【申請?zhí)枴緾N201410420881
【發(fā)明人】王晶, 陳駿宇, 龔余峰, 張穎, 馮杰
【申請人】浙江工業(yè)大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2014年8月25日