一种基于在线H制造技术

本发明专利技术涉及一种基于在线H

【技术实现步骤摘要】
一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡控制方法


[0001]本专利技术属于光储微电网控制领域，涉及一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，光储微电网在世界电力系统中占比呈现出上升趋势。同时，对光储微电网控制系统的可靠性提出了更高的要求，以保证人们对于用电满意度的提升。然而，在实际运行中，光伏发电的接入及人们用电负荷的不确定性导致了光储微电网供需不平衡的问题，进而引起光储微电网的频率波动，影响了人们用电的可靠性。
[0003]由于光储微电网的频率偏差具有较强的非线性，传统的控制技术主要将自适应动态规划作为辅助控制器出现，导致研发成本较高、控制精度较低、控制方式较为复杂等问题。此外，光伏发电及用电负荷需求的不确定性导致光储微电网控制工作点频繁切换，给满足上述光储微电网供需平衡控制策略的设计带来了进一步的困难。现代控制理论在光储微电网控制设计中得到了广泛的应用，如非线性反馈控制、线性变参数控制等。然而，这些方法在实际应用中还存在很多不足，如线性变参数控制的求解非常复杂，且切换距离的随机性较远等问题。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术提供一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡控制方法及系统，目的在于解决光储微电网中光伏发电及用户负荷需求不确定引起的供需不平衡，引发光储微电网频率波动，降低光储微电网可靠性及稳定性的问题。
[0005]技术方案：
[0006]本专利技术提出一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡的控制方法，步骤为：
[0007]在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器输入端分别连接光储微电网中光伏阵列、微型燃气轮机和负荷需求，输出端连接储能系统和微型燃气轮机的调速器；在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器根据储能系统的充放电功率、负荷需求的功率、光伏阵列的输出功率和卫星燃气轮机的输出功率，经过在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器的在线H
∞
策略迭代算法，得到最优微型燃气轮机功率输出控制信号和最优储能系统功率输出控制信号将最优控制信号和传送至在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器用于控制微型燃气轮机和储能系统，形成一个循环的控制系统控制光储微电网供需平衡。
[0008]进一步的，所述在线H
∞
策略迭代算法的步骤如下：
[0009]1)检测储能系统的充放电功率、负荷需求的功率、光伏阵列的输出功率和卫星燃气轮机的输出功率形成光储微电网状态向量x(k)，微型燃气轮机、储能系统的控制信号形成控制向量u(k)，建立光储微电网状态方程x
k+1
及性能指标函数J(k)；
[0010]2)根据步骤1)中的性能指标函数J(k)以及给定的状态代价矩阵Q、控制代价矩阵R和折扣因子γ，得到光储微电网供需平衡在线H
∞
策略迭代的贝尔曼方程；
[0011]3)步骤2)中贝尔曼方程根据贝尔曼最优性原理，得到贝尔曼最优方程，该方程包含最优值函数V
*
；
[0012]4)根据步骤3)中的贝尔曼最优方程，得到哈密顿方程H(k)；
[0013]5)设定在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器性能指标函数J(k)；
[0014]6)根据步骤4)中的哈密顿方程H(k)，以及通过哈密顿方程H(k)对控制向量u(k)及不确定向量Π(k)分别求偏微分，并联立，从而得到控制输入最优增益以及控制不确定性最优增益
[0015]7)根据步骤6)中的最优增益和从而得到控制率及不确定性迭代方程；
[0016]8)结合步骤3)中贝尔曼最优方程的形式，初始化迭代次数j，给定初始容许控制向量u0(k)和不确定性向量Π0(k)，预设算法精度ε；
[0017]9)从迭代指标j＝1,...,n，执行步骤7)中的迭代方程；当步骤2)中的贝尔曼方程中的值函数V(x
k
)和步骤5)中假设的控制系统性能指标函数J(k)相等时得出策略评估公式，根据策略评估公式和步骤1)中的状态方程，求解P矩阵；
[0018]10)将步骤9)中求得的P矩阵代入迭代公式，求解控制输入增益和控制不确定性增益
[0019]11)通过对值函数V(x
k
)和控制向量u(k)的迭代求解，当步骤10)中计算的控制输入增益与的差值达到预设算法精度ε并且控制不确定性增益与的差值也达到预设算法精度ε时，得到最优控制向量u
*
(k)，从而在线H
∞
策略迭代算法停止。
[0020]进一步的，步骤1)中状态方程为：
[0021]x
k+1
＝Ax
k
+Bu
k
+Π
k
[0022]式中，A为光储微电网的状态矩阵，B为光储微电网的控制矩阵，Π
k
为光伏发电及负荷需求的不确定性矩阵；
[0023][0024]式中，R为控制代价矩阵，T
g
为调速器的时间常数，T
t
为微型燃气轮机的时间常数、T
e
为储能系统的时间常数，T
p
为系统惯性的时间常数，k
p
为电力系统的增益系数。
[0025]进一步的，步骤1)中传递函数建立性能指标函数为：
[0026][0027]式中，x
i
＝[Δf(i),ΔP
t
(i),ΔP
g
(i),ΔP
e
(i)]T
为i时刻光储微电网状态向量，Δf(i)为i时刻频率偏差，ΔP
t
(i)为i时刻微型燃气轮机的功率输出，ΔP
g
(i)为i时刻微型燃气轮机调速器位置阀，ΔP
e
(i)为i时刻储能设备的功率输出，u
i
＝[u
g
(i),u
e
(i)]T
为i时刻光储微电网控制向量，u
g
(i)为i时刻微型燃气轮机位置阀控制信号，u
e
(i)为i时刻储能设备输出功率控制信号，Π
i
为i时刻光储微电网光伏发电及用电负荷需求的不确定性，γ为折扣因子，Q为状态代价矩阵，R为控制代价矩阵，i∈[k,∞)。
[0028]进一步的，步骤2)中贝尔曼方程如下：
[0029][0030]式中，Q为状态代价矩阵，γ为折扣因子，Π
k
为光伏发电及负荷需求的不确定性矩阵，x
k
为光储微电网的状态向量，u
k
为控制律，V(x
k+1
)为k+1时刻的值函数。
[0031]进一步的，步骤3)中贝尔曼最优方程如下：
[0032][00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡的控制方法，其特征在于，步骤为：在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器输入端分别连接光储微电网中光伏阵列(1
‑
3)、微型燃气轮机(1
‑
4)和负荷需求(1
‑
2)，输出端连接储能系统(1
‑
1)和微型燃气轮机(1
‑
4)的调速器；在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器根据储能系统(1
‑
1)的充放电功率、负荷需求(1
‑
2)的功率、光伏阵列(1
‑
3)的输出功率和卫星燃气轮机(1
‑
4)的输出功率，经过在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器的在线H
∞
策略迭代算法，得到最优微型燃气轮机(1
‑
4)功率输出控制信号和最优储能系统功率输出控制信号将最优控制信号和传送至在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器用于控制微型燃气轮机(1
‑
4)和储能系统(1
‑
1)，形成一个循环的控制系统控制光储微电网供需平衡。2.根据权利要求1所述的一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡的控制方法，其特征在于，所述在线H
∞
策略迭代算法的步骤如下：1)检测储能系统(1
‑
1)的充放电功率、负荷需求(1
‑
2)的功率、光伏阵列(1
‑
3)的输出功率和卫星燃气轮机(1
‑
4)的输出功率形成光储微电网状态向量x(k)，微型燃气轮机(1
‑
4)、储能系统(1
‑
1)的控制信号形成控制向量u(k)，建立光储微电网状态方程x
k+1
及性能指标函数J(k)；2)根据步骤1)中的性能指标函数J(k)以及给定的状态代价矩阵Q、控制代价矩阵R和折扣因子γ，得到光储微电网供需平衡在线H
∞
策略迭代的贝尔曼方程；3)步骤2)中贝尔曼方程根据贝尔曼最优性原理，得到贝尔曼最优方程，该方程包含最优值函数V
*
；4)根据步骤3)中的贝尔曼最优方程，得到哈密顿方程H(k)；5)设定在线H
∞
策略迭代供需平衡控制器性能指标函数J(k)；6)根据步骤4)中的哈密顿方程H(k)，以及通过哈密顿方程H(k)对控制向量u(k)及不确定向量Π(k)分别求偏微分，并联立，从而得到控制输入最优增益以及控制不确定性最优增益7)根据步骤6)中的最优增益和从而得到控制率及不确定性迭代方程；8)结合步骤3)中贝尔曼最优方程的形式，初始化迭代次数j，给定初始容许控制向量u0(k)和不确定性向量Π0(k)，预设算法精度ε；9)从迭代指标j＝1,...,n，执行步骤7)中的迭代方程；当步骤2)中的贝尔曼方程中的值函数V(x
k
)和步骤5)中假设的控制系统性能指标函数J(k)相等时得出策略评估公式，根据策略评估公式和步骤1)中的状态方程，求解P矩阵；10)将步骤9)中求得的P矩阵代入迭代公式，求解控制输入增益和控制不确定性增益11)通过对值函数V(x
k
)和控制向量u(k)的迭代求解，当步骤10)中计算的控制输入增益与的差值达到预设算法精度ε并且控制不确定性增益与的差值也达到预设算法精度ε时，得到最优控制向量u
*
(k)，从而在线H
∞
策略迭代算法停止。3.根据权利要求2所述的一种基于在线H
∞
策略迭代的光储微电网供需平衡的控制方
法，其特征在于，步骤1)中状态方程为：x
k+1
＝Ax
k
+Bu
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，姜展鹏，邢作霞，李媛，陈雷，许增金，刘桁宇，郝立超，杜赫绅，韩醒凡，李鹏涛，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：