本发明专利技术公开了一种微电网多目标优化运行控制方法，本发明专利技术针对涉及风光互补和冷热电联供微电网，首先提出微电网运行的指标函数；然后建立微电网完整的小信号模型进行理论分析，为其多目标优化运行控制提供了理论指导；最后基于多目标智能优化理论，综合利用PSCAD/EMTDC与MATLAB软件设计微电网多目标优化运行控制方法，使微电网在不同的运行模式(并网运行模式、并网运行与独立运行的模式切换、负荷突变的独立运行模式、重新并网运行模式)下，都能达到经济性、清洁性、可靠性、稳定性和动态性能等多个运行指标的综合最优。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉 及分布式发电和智能电网控制领域，具体涉及一种微电网的多目标优化运行控制方法。
技术介绍
近年来，随着人们对能源和环境问题的日益关注以及用户对供电质量要求的不断提高，微电网作为一种能量供应系统中增加可再生能源和分布式能源渗透率的新型能量传输模式和组织形式，能够充分发挥分布式电源(Distributed Generation, DG)为电力系统和用户所带来的技术、经济、环境效益，进一步提高电力系统运行的灵活性、经济性和清洁性，更好地满足电力用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求，也可以通过冷热电联供满足能量的梯级利用和供电多样性的要求，逐渐成为国内外的研究热点。微电网中的分布式电源主要包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电源和风力发电机等，其容量一般不超过 100kW，一般需要通过控制灵活的逆变器连接到电网，以保证微电网系统运行的柔性和可靠性。微电网存在两种典型的运行模式在正常情况下，微电网与常规电网并网运行，称为并网运行模式；当检测到电网故障或者电能质量不满足要求时，微电网将及时与电网断开而处于独立运行模式。同时，微电网需要根据实际运行状况的变化实现两种模式之间的平滑切换。微电网需要对其内部的分布式电源进行有效的协调控制，以使微电网在不同的运行模式下以及不同模式切换过程中，尽可能实现系统多种运行指标的综合最优。申请号为200910305535. 9的中国专利“微电网能量智能控制系统”给出了一种利用预测信息对微电网进行控制的智能能量控制系统，包括微电网系统和控制系统，其中控制系统包含的微电网多目标优化运行和综合协调控制模块按照预先设定的控制目标对微电网内部各分布式单元进行联合最优控制，实现微电网的闭环运行。但是该专利申请没有给出，也不能直接从系统中推得微电网在多种工作模式下多目标优化运行和协调控制的实现方法。申请号为201110115437.6的中国专利“微电网并网到离网控制方法及无缝切换方法”只是通过计算离网时微电网的功率盈缺来地制定各负荷、分布式电源的投退计划，保证微电网运行的可靠性、稳定性。但是该专利申请只涉及离网至并网的切换控制，切换控制方法较为粗略，且并未关注微电网运行的暂态稳定性。实质上，通过分布式电源逆变器的协调控制，柔性调节微电网在多种工作模式和切换过程的优化运行，可以达到多个运行指标的综合最优。《电力系统自动化》，2008，32(7) :98_103中的《微电网综合控制与分析》提出了一种微电网中基于下垂特性的分布式电源协调控制策略，每个分布式电源根据自己局部的相关信息进行独立控制，有效实现系统的功率平衡，且即插即用的特点可以灵活方便地组网。 但是，该方法在不同运行模式下对分布式电源采用不同控制策略，即并网运行模式下采用 PQ控制，独立运行模式时采用V/f控制，存在运行模式切换时产生暂态振荡的可能性。《电工技术学报》，2009，24(2) :100_107中的设计了一种微电网中分布式电源逆变器的多环反馈控制策略，采用电压外环稳定负载电压，电流内环提高系统的动态响应，但没有实现电压、电流dq轴的解耦控制，系统的动态特性和均流特性有待进一步提高。《电力系统自动化》，2010,34(22):97_102中的《逆变型分布式电源微电网小信号稳定性动态建模分析》以及《电力系统自动化》，2011,35 (6) 76-80中的《逆变型分布式电源微电网并网小信号稳定性分析》建立完整的微电网小信号动态模型，可以分析控制参数对微电网动态性能和稳态特性的影响，但是没有将分析结果应用于微电网的运行控制之中。总之，目前研究中的微电网运行控制，尤其是针对包含风光互补和冷热电联产的微电网，都没有明确提出微电网优化运行的指标函数以及微电网优化运行的控制方法，而且缺乏理论分析与指导。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种，该方法可使微电网在不同的运行模式(并网运行模式、并网运行与独立运行的模式切换、负荷突变的独立运行模式、重新并网运行模式)下，都能达到经济性、清洁性、可靠性、稳定性和动态性能等多个运行指标目标的综合最优。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案微电网中分布式电源单元结构及控制系统如图2所示。在逆变器单元与负载之间由电感LpL2和电容C、电阻Rf组成的LCL滤波器，并将LCL滤波器的电容电压Vc和电感电流、纳入到逆变器的电压电流双闭环控制之中。功率控制器的输入为分布式电源的瞬时输出功率，根据下垂特性输出闭环控制的参考电压。下垂控制方法只需检测逆变器自身的输出，通过调整自身输出电压的频率和幅值来控制逆变器输出的有功和无功功率，实现整个系统的功率均分和稳定，是一种完全冗余的控制方式。具体的下垂特性功率控制器结构如图3所示。该控制器避免了微电网运行模式变化时控制策略的切换过程，有利于系统的暂态稳定。在图4中，以电感电流瞬时反馈控制作为内环，以电容电压瞬时反馈控制作为外环。外电压环采用PI控制器可以提高稳态精度；滤波电感电流内环的引入，使滤波电感电流成为可控的电流源，提高了系统的稳定性。同时，对包含在环内的扰动，能起到及时有效的抑制作用，改善了系统性能。一种，包括以下步骤1)构造涉及微电网多种运行模式下经济性、环保性、可靠性、稳定性和动态性能的优化指标函数，上述指标函数在实际运行中不可能同时达到最优，从而决定了需要采用多目标优化算法获取微电网优化控制方案集，以供电力公司或用户决策；2)建立微电网完整的小信号动态模型，包括微电网中电路网络的小信号动态模型和多个分布式电源单元的小信号动态模型；基于经典控制理论对微电网小信号动态模型进行稳定性和动态性能分析，获取决定微电网运行状态的关键控制参数的优先取值域；3)利用电力系统暂态分析软件PSCAD/EMTDC，搭建微电网系统暂态仿真模型；仿真系统的初始化控制参数在步骤2)中得出的优先取值域中随机选取；4)利用Matlab软件与PSCAD/EMTDC软件之间的接口，针对步骤3)建立的PSCAD/EMTDC软件环境下的微电网仿真模型，根据步骤1)构造的微电网运行经济性、环保性、可靠性、稳定性和动态性能控制指标，采用多目标遗传算法NSGA-II在步骤2)给出的优先取值域内，对涉及微电网多目标优化运行的关键控制参数进行优化选择和匹配设计，以使微电网在多种模式及其切换运行过程中都能达到经济性、环保性、可靠性、稳定性和动态性能多个目标的综合最优；其中的多目标遗传算法即NSGA-II是公知技术，例如Deb K， Pratap A,Agarwal S,et al. A fast and elitist multi-objective genetic algorithms NSGA-II · IEEE Trans on Evolutionary Computation, 2002,6 (2) : 182-197 中有明确记载；5)微 电网多目标优化运行控制方案的决策。由于步骤4)得到的是优化后运行方案的多组关键控制参数集，每一组控制参数对应不同的优化运行控制方案，不同的优化控制方案应用后对每个指标函数的改进程度也不尽不相同，因此，电力公司或用户可以根据微电网运行过程的实际要求，选择不同的优化控制方案应用到微电网运行控制中，在敏感负荷相对较多的微电本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种微电网多目标优化运行控制方法，其特征是，包括以下步骤：１）构造涉及微电网多种运行模式下经济性、环保性、可靠性、稳定性和动态性能的优化指标函数，上述指标函数在实际运行中不可能同时达到最优，从而决定了需要采用多目标优化算法获取微电网优化控制方案集，以供电力公司或用户决策；２）建立微电网完整的小信号动态模型，包括微电网中电路网络的小信号动态模型和多个分布式电源单元逆变器的小信号动态模型；基于经典控制理论对微电网小信号动态模型进行稳定性和动态性能分析，获取决定微电网运行状态的关键控制参数的优先取值域；３）利用电力系统暂态分析软件ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ，搭建微电网系统暂态仿真模型；仿真系统的初始化控制参数在步骤２）中得出的优先取值域中随机选取；４）利用Ｍａｔｌａｂ软件与ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ软件之间的接口，针对步骤３）建立的ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ软件环境下的微电网仿真模型，根据步骤１）构造的微电网运行经济性、环保性、可靠性、稳定性和动态性能控制指标，采用多目标遗传算法ＮＳＧＡ－ＩＩ在步骤２）给出的优先取值域内，对涉及微电网多目标优化运行的关键控制参数进行优化选择和匹配设计，以使微电网在多种模式及其切换运行过程中都能达到经济性、环保性、可靠性、稳定性和动态性能多个目标的综合最优；５）微电网多目标优化运行控制方案的决策，由于步骤４）得到的是优化后运行方案的多组关键控制参数集，每一组控制参数对应不同的优化运行控制方案，不同的优化控制方案应用后对每个指标函数的改进程度也不尽不相同，因此，电力公司或用户根据微电网运行过程的实际要求，选择不同的优化控制方案应用到微电网运行控制中，在敏感负荷相对较多的微电网，选择侧重供电可靠性和稳定性指标相对较优的运行控制方案；而在经济不发达地区，采用侧重经济成本相对较低的微电网运行控制方案。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张承慧，王瑞琪，李珂，陈阿莲，杜春水，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88
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