一種基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電網(wǎng)及逆變器控制與優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于邊際成本的 微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源一般通過逆變器并聯(lián)運行以提高系統(tǒng)的供電可靠性，分布式電源種類 繁多，其運行成本及效率均不同，傳統(tǒng)的下垂控制按照額定容量分配功率，未考慮各電源實 際的發(fā)電成本，易造成系統(tǒng)運行成本偏高。
[0003] 考慮不同類型分布式電源的邊際成本，提出基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂 控制，降低系統(tǒng)總運行成本，提高微電網(wǎng)的經(jīng)濟性，保證系統(tǒng)可靠、經(jīng)濟運行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的未考慮各電源實際的發(fā)電成本而易造成系統(tǒng) 運行成本偏高的問題。
[0005] 技術(shù)方案：本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
[0006] -種基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法，包括以下步驟：
[0007] (1)基于邊際成本的改進P-V下垂控制，在傳統(tǒng)P-V下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮不同 類型分布式電源的有功邊際成本。該控制使得并聯(lián)運行單元有功邊際成本一致，以相同的 有功邊際成本分配有功功率，降低系統(tǒng)有功發(fā)電成本，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化運行；
[0008] (2)基于邊際成本的改進Q-f下垂控制，在傳統(tǒng)Q-f下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮不同 分布式電源的無功邊際成本。該控制使得并聯(lián)運行各單元無功邊際成本一致，在相同的無 功邊際成本下分配無功功率，降低無功發(fā)電成本，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
[0009] 作為優(yōu)化，所述基于邊際成本的改進P-V下垂控制如下式：
[0011] 式中，U_、U_為最大和最小允許電壓，Pi為分布式單元i輸出有功功率iLjPj為 分布式單元i的有功邊際成本，AUP為有功下垂經(jīng)濟系數(shù)，各單元取值相同。
[0012] 該改進P-V下垂控制使得并聯(lián)運行分布式電源的有功邊際成本一致，由于各單元 有功邊際成本的成本系數(shù)不同，因此成本高的單元少出力，成本低的單元多出力，達到降低 系統(tǒng)運行成本的目的。
[0013] 作為優(yōu)化，所述基于邊際成本的改進Q-f下垂控制如下式：
[0015]式中，fn為系統(tǒng)的額定頻率，f_為最大允許頻率，Qi為分布式單元i輸出無功功 率4((^)為分布式單元i的無功邊際成本，為無功下垂經(jīng)濟系數(shù)，各單元取值相同。
[0016] 該改進Q-f下垂控制使得并聯(lián)運行單元按照無功邊際成本一致出力，由于各單元 無功邊際成本的成本系數(shù)不同，因此成本高的單元少出力，成本低的單元多出力，降低無功 發(fā)電成本，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
[0017] 有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點：
[0018] 本發(fā)明適用于線路阻抗主要呈現(xiàn)阻性的交流微電網(wǎng)。
[0019] (1)該方法考慮不同分布式電源的邊際成本，改進傳統(tǒng)下垂控制。，能實現(xiàn)各單元 邊際成本一致，系統(tǒng)發(fā)電成本最低，保證系統(tǒng)穩(wěn)定的同時實現(xiàn)微電網(wǎng)經(jīng)濟運行。
[0020] (2)該方法為自治控制，僅利用本地信息控制，無需通信網(wǎng)絡(luò)，可實現(xiàn)分布式電源 的"即插即用"，可靠性及可擴展性高。
[0021] (3)該改進P-V下垂控制使得并聯(lián)運行的分布式電源的有功邊際成本一致，由于 各單元有功邊際成本的成本系數(shù)不同，因此成本高的單元少出力，成本低的單元多出力，達 到降低系統(tǒng)運行成本的目的。
[0022] (4)該改進Q-f下垂控制使得并聯(lián)運行的各分布式電源按照無功邊際成本一致出 力，由于各單元無功邊際成本的成本系數(shù)不同，因此成本高的單元少出力，成本低的單元多 出力，降低無功發(fā)電成本，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖2為改進P-V下垂控制原理圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作更進一步的說明，進一步闡明本發(fā)明， 應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后， 本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等同形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范 圍。
[0026] 本發(fā)明公開了一種基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法，本發(fā)明適用于 線路阻抗主要呈現(xiàn)阻性的交流微電網(wǎng)。
[0027] (1)基于邊際成本的改進P-V下垂控制，考慮不同類型分布式電源的有功邊際成 本，改進傳統(tǒng)P-V下垂控制，使得并聯(lián)運行單元有功邊際成本一致，以相同的有功邊際成本 分配各單元的有功功率，降低系統(tǒng)發(fā)電成本，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化運行。
[0028] (2)基于邊際成本的改進Q-f下垂控制，使得并聯(lián)運行單元無功邊際成本一致，由 相同的無功邊際成本分配無功功率，降低無功發(fā)電成本，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
[0029] 本發(fā)明提出基于邊際成本的改進P-V下垂控制如下：
[0031] 式中，U_、U_為最大和最小允許電壓，Pi為分布式單元i輸出的有功功率，L 為分布式單元i的有功邊際成本，定義為式（2)。λUP為有功下垂經(jīng)濟系數(shù)，各單元取值相 同，需滿足式（4)的條件。
[0033] 其中，有功發(fā)電成本如下式：
[0034] (',(/;) =arP~ rP+γ,.ri= 1,2.,.../? (3)
[0035] 式中，aiP、βiP、γιΡ為分布式單元i的有功成本系數(shù)。
[0037] 其中，Ρ1ιΜΧ為分布式單元i最大允許輸出有功功率，AU_為最大允許電壓偏差 量，一般為母線額定電壓的5%。
[0038] 系統(tǒng)穩(wěn)定運行，各發(fā)電單元的邊際成本一致時，系統(tǒng)的總運行成本最小。改進P-V 下垂控制原理如圖2所示。該控制方法使得并聯(lián)運行單元邊際成本一致，如U-L曲線所示； 各單元按照相等的邊際成本分配有功功率，由L-P曲線可知邊際成本高的發(fā)電單元出力 少，低的單元出力多，可得綜合的U-P下垂曲線。因此，所提改進下垂控制可實現(xiàn)降低系統(tǒng) 發(fā)電成本的目標，實現(xiàn)微網(wǎng)經(jīng)濟運行。
[0039] 本發(fā)明提出基于邊際成本的改進Q_f下垂控制如下：
[0041] 式中，fn為系統(tǒng)的額定頻率，f_為最大允許頻率，Qi為分布式單元i輸出無功功 率。LJQJ為分布式單元i的無功邊際成本，定義為式出）。為無功下垂經(jīng)濟系數(shù)，各 單元取值相同，需滿足式（8)的條件。
[0043] 其中，無功成本如下式：
[0044] ^+β：.υΩ；/ =Κ2,.../?(7)
[0045] 式中，aiQ、βi為分布式單元i的無功成本系數(shù)。
[0047]式中，Qlinmx為分布式單元i最大允許輸出無功功率，Δf_為最大允許頻率偏差 量，一般為〇. 5Hz。改進Q-f下垂控制原理與改進P-V下垂控制類似，在此不再贅述。
【主權(quán)項】
1. 一種基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 基于邊際成本的改進P-V下垂控制，在傳統(tǒng)P-V下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮不同類型 分布式電源的有功邊際成本。該控制使得并聯(lián)運行單元有功邊際成本一致，以相同的有功 邊際成本分配各單元的有功功率，降低系統(tǒng)有功發(fā)電成本，實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化運行； (2) 基于邊際成本的改進Q-f下垂控制，在傳統(tǒng)Q-f下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮不同分布 式電源的無功邊際成本。該控制使得并聯(lián)運行單元無功邊際成本一致，在相同的無功邊際 成本下分配無功功率，降低無功發(fā)電成本，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法，其特征在 于：所述基于邊際成本的改進P-V下垂控制如下式：式中，U_、U_為最大和最小允許電壓，P i為分布式單元i輸出有功功率KP1)為分 布式單元i的有功邊際成本，Aup為有功下垂經(jīng)濟系數(shù)，各單元取值相同。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法，其特征在 于：所述基于邊際成本的改進Q-f下垂控制如下式：式中，fn為系統(tǒng)的額定頻率，為最大允許頻率，Q1為分布式單元i輸出無功功率； L1(Q1)為分布式單元i的無功邊際成本，Autj為無功下垂經(jīng)濟系數(shù)，各單元取值相同。
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種基于邊際成本的微網(wǎng)逆變器改進下垂控制方法，在傳統(tǒng)下垂控制的基礎(chǔ)上，考慮不同類型分布式電源的邊際成本。改進下垂控制可使各并聯(lián)運行的分布式單元邊際成本一致，邊際成本高的分布式電源少出力，邊際成本低的多出力，從而降低系統(tǒng)發(fā)電成本；與現(xiàn)有技術(shù)相比，該方法為自治控制，無需通信網(wǎng)絡(luò)，僅通過本地信息控制實現(xiàn)系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化運行，可靠性及可擴展性高。
【IPC分類】H02J3/46
【公開號】CN105356515
【申請?zhí)枴緾N201510752933
【發(fā)明人】吳在軍, 蘇晨, 呂振宇, 竇曉波, 胡敏強
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月6日