一種基于分布式預測控制策略的微電網電壓恢復方法
【技術領域】
[0001 ]本發明屬于微電網運行控制領域，具體來說，設及一種基于分布式預測控制策略 的微電網電壓恢復方法。
【背景技術】
[0002] 隨著地球資源的日漸衰竭W及人們對環境問題的關注，可再生能源的接入越來越 受到世界各國的重視。微電網是一種在能量供應系統中增加可再生能源和分布式能源滲透 率的新興能量傳輸模式，其組成部分包括不同種類的分布式能源（distributed energy resources, DER，包括微型燃氣輪機、風力發電機、光伏、燃料電池、儲能設備等）、各種電負 荷和/或熱負荷的用戶終端W及相關的監控、保護裝置。
[0003] 微電網內部的電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必須的控制；微 電網相對于外部大電網表現為單一的受控單元，并可同時滿足用戶對電能質量和供電安全 等的要求。微電網與大電網之間通過公共連接點進行能量交換，雙方互為備用，從而提供了 供電的可靠性。由于微電網是規模較小的分散系統，與負荷的距離較近，可W增加本地供電 的可靠性、降低網損，大大增加了能源利用效率，是一種符合未來智能電網發展要求的新型 供電模式。
[0004] 正常情況下，微電網與大電網連接，由大電網提供電壓、頻率支撐；當配網側出現 故障時，公共連接點斷開，微電網進入孤島模式。采用下垂控制策略的對等控制模式由于不 需要主導分布式電源及聯絡線間聯系獲得了廣泛的關注。當需要微電網由并網模式轉向獨 立運行模式時，各分布式電源可W自動分擔微網內有功功率和無功功率不平衡。但由于下 垂控制是比例有差控制，會引起各本地電壓與額定參考值的偏差，需要二次控制恢復各電 壓值。此外，各分布式可再生發電單元本地電壓的不一致性、模型的不確定性W及即插即用 的需求對電壓的快速同步恢復提出了挑戰。目前，研究微電網電壓恢復的控制方式包括集 中式和基于多代理的分布式協同控制。集中式控制基于中央控制器，需要復雜的通訊網絡 和處理大量的數據，而且點對點通訊的失敗、間歇性的可再生能源的不確定性可能導致通 信拓撲結構變化，都進一步加大了集中控制的負擔。相反，基于多代理的分散式控制方法基 于本地及相鄰分布式單元獲得完整的數據更新，實現高效的信息共享交互，最終在簡單的 通訊結構下實現更快的決策和操作。
【發明內容】
[0005] 技術問題:本發明所要解決的技術問題是:提供一種基于分布式預測控制策略的 微電網電壓恢復方法，該控制方法是一種完全的的分散式控制方法，實現全局信息的分散 式共享，并采用預測控制獲取二次電壓補償指令，實現微電網中各分布式發電單元電壓恢 復，使分布式電壓快速恢復到額定參考值，從而提高微電網的整體電能質量。
[0006] 技術方案:為解決上述技術問題，本發明實施例采取的一種基于分布式預測控制 策略的微電網電壓恢復方法，該控制方法包括下述步驟：
[0007] 步驟10)設孤立微電網中有N個分布式電源，當各分布式電源采用分布式控制結 構，且部分牽制電源點接收到額定參考電壓信息時，采用分布式有限時間觀測器獲取整個 微電網全局參考電壓指令，作為本地控制器中電壓恢復的基準值；
[0008] 步驟20)各本地控制器采用下垂控制策略，采集各電源本地電壓值，在下垂特性式 中加入二次電壓補償項，作為分布式電源的本地電壓值，如式(1)所示：
[0009] 巧=Vq-也Q'+wf 式（1)
[0010] 式（1)中，Vi表示微電網中第i個分布式電源的本地電壓值;VO表示額定電壓參考 值，單位:千伏;ngi表示微電網中第i個分布式電源對應的電壓下垂特性系數，單位:千伏/兆 乏;Qi表示微電網中第i個分布式電源的無功功率，單位:兆乏；8*；表示二次電壓補償項，單 位:千伏；
[ocm]將式(1似e為信息更新間隔，轉化為離散形式，如式(2)所示：
[0012] v(k+l)=Pv化)+Er 式（2)
[001；3] 其中，從4時刻為當前時亥lj，k+l時刻為下一時刻，V化）=[VI化），…，VN化)]T，vi化） 表不第1個分布式電源在k時刻電壓值，VN化)表不第N個分布式電源在k時刻電壓值;V化+1) 表示各分布式電源在k+1時刻電壓值組成的矩陣;P= In( l-0-eL，In表示N階單位陣，L表示 微電網分布式結構的Laplacian矩陣，代表各分布式電源間的信息交互;Er =E VrefEN ,Vref表 示微電網額定參考電壓值，En表示包含N個1元素的列向量，En= In ;
[0014] 在式(2)中加入可調參數預測項，如式(3)所示： 1，(足 +1)二戶V(矣）+ ￡',. + y(矣）
[0015] ... 「/"、，'/ //、 r Xi A (3)
[0016] 其中，U化)表示可調參數預測項，U化）=[Ul化），??? ,UN化)]T，U1化)表示第1個分布 式電源預測項，UN化)表示第N個分布式電源預測項，上標T表示轉置;y表示可調參數預測項 系數；
[0017] 根據式(1)和式(3)，二次控制補償項如式(4)所示：
[001引 抽,…吼約怎-/、小的)+遲r+tt腳] 式（4)
[0019] 其中，[0,…，Iith,…0]代表第i個元素為1，其余元素為0的包含N個元素的行向量；
[0020] 步驟30)對式(3)進行擴展為包含化步預測時域、化步控制時域的預測趨勢模型，如 式(5)所示： K(公+ 1)二 ZiV(Zr) +KU(Zr)十 E,.
[0021] ? ' ' 式巧)： U[k)二-FL、ik) + M
[0022] 其中，Wk+l) = [yT化+1)，…，yT化+Hp)]t，v化+1)表示各分布式電源在k+1時刻電 壓值所組成的矩陣，V化+化)表示各分布式電源在k+曲時刻電壓值所組成的矩陣;lKk) = [uT 化），…，i/化+Hu-1)]t，u化)表示各分布式電源第1步預測項組成的矩陣，U化+Hu-1)表示各 分布式電源第Hu步預測項組成的矩陣；
[0024] Er = Er BERHpNX1，R表示實數陣.
[0027] H = Er+iiVrefENeR^>'S
[002引步驟40)設定化步預測時域內，各分布式電源電壓差值如式(7)所示： AF(反 +1)二[心(足十 01，…Av抑 + //,'>) I ]i
[0029] =￥^;/(反--^)二1戶{/!\<'〇巧 + 公{7{1) + 嗎.） 或（.7) = 4/,v.'(A-) +公,心(片)+滬E,. eR"'.、'、'
[0030] 其中，AV化+1)表示各分布式電源在k+1至k+化時刻段的電壓差值矩陣；Av化+1) 表示各分布式電源在k+1時刻電壓差值矩陣，A V化+1) = [V1化+1)-V2化+1)，???，VN-I化+1)-VN化+1) Lvi化+1)表示第1個分布式電源在k+1時刻電壓差值，V2化+1)表示第2個分布式電 源在k+1時刻電壓差值，VN-I化+1)表不第N-I個分布式電源在k+1時刻電壓差值，VN化+1)表 示第N個分布式電源在k+1時刻電壓差值；A V化+化)表示各分布式電源在k+化時刻電壓差值 矩陣，Av化+Hp) = [vl化+Hp)-V2化+Hp)，…，VN-l化+Hp)-VN化+Hp)]，vl化+Hp)表示第l個分布 式電源在k+化時刻電壓差值，V2化+曲)表不第2個分布式電源在k+化時刻電壓差值，VN-Kk+ 化)表不第N-I個分布式電源在k+化時刻電壓差值，VN化+化)表不第N個分布式電源在k+化時 亥帕壓差值;八^^二 WA，B^^= WB，W 二山日邑化，...，UeHpNXHpN,
[0031] 根據式(7)，W正定對稱矩陣Q、W、R為權重矩陣，最小化式(8)所定義的優化指標函 數，求取在此電壓值條件下的可調參數預測項系數：
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