基于次梯度优化的自治微电网分散协调控制方法研究

The advantage of renewable energy in a local area can be developed fully when a microgrid with high distribution generation penetration work autonomously and the local power supply can be also improved. The supply-demand balance of active power should be maintained when the microgrid work autonomously. The maximum peak power tracking control of distribution generation can ensure its highest generation power, but the supply-demand imbalance of active power will be induced when the available renewable generation power is more than demanded if the output power of distribution generation is not regulated promptly. In this project, a novel decentralized coordination operation control method is researched for a autonomous microgrid. Firstly, the influence mechanism of distribution generations is analyzed in the autonomous microgrid. Secondly, the multi-agent control model of distribution generation is constructed based on generation utilization rate and the agent controller structure is designed as two levels, one is coordinated optimal decision level and the other is lower generation control level. Thirdly, the coordination control method based on subgradient optimization is proposed and the key factors which influence the convergence rate of subgradient optimization is discussed so that the optimal generation power reference can be provided for the lower control level of distribution generation. Finally, the decentralized coordination operation of autonomous microgrid can be realized based on proposed novel method.

含高渗透率分布式电源的微电网在自治运行时能充分发挥当地可再生能源的优势，提高就地供电能力。当微电网处于自治运行状态时，必须满足微网内的有功功率供需平衡，而分布式电源的最大功率跟踪控制虽然能够保证其发电功率最大，但当分布式电源的发电功率大于负荷需求功率时，若不及时调整分布式电源的输出功率，则会导致微网内的功率供需不平衡。本项目以自治微电网为研究对象，利用新思路开展微电网的分散协调运行控制方法研究，具体研究内容为：分析微电网自治运行过程中各分布式电源相互影响的机理，构建考虑发电利用率的分布式电源多代理控制器模型，并将代理控制结构设计为协调优化决策层和底层发电单元控制层；提出基于次梯度优化的协调控制方法，探讨影响次梯度优化收敛性能的关键因素，为分布式电源的底层控制提供最优发电功率参考量，实现自治微电网的分散协调运行。

本项目以自治微电网为研究对象，利用多代理技术建立微电网中分布式电源的多代理控制模型，考虑不同分布式电源随外界环境、负荷等因素变化的输出特性，深入探讨自治微电网分散协调优化运行过程，主要运用次梯度优化、粒子群优化方法，研究自治微电网中分布式电源的协调优化运行问题，提高微电网自治运行时的稳定性和可靠性。以此为背景，本项目详细深入研究了：1）微电网并网优化调度中基于混沌的多Agent粒子群算法；2）基于多agent改进粒子群算法的分时电价机制下多微网系统联合优化调度方法；3）基于自然选择-杂交PSO算法的微电网并网多目标优化调度问题；4）基于MAS微电网的需求响应互动定价优化模型；5）基于改进功率环的微电网对等控制策略；6）基于次梯度优化的自治微电网分散协调控制算法；7）应用于分布式电源底层控制中的ZVS隔离型高增益DC/DC变换器；8）微电网建设规划方案评估与选择；9）基于融合模型的风电场输出功率短期预测方法。同时，结合实际微电网工程案例验证了所提出的相关数学模型的合理性与优化算法的有效性。.结合该项目研究过程中出现的新问题以及新能源微电网优化控制方法中的新方向，项目组对原有研究内容进行了拓展，还分别研究了：1）基于转速控制的双馈风电机组一次调频辅助控制系统建模方法；2）考虑合成惯性控制的双馈感应风力发电机的等效惯性时间常数；3）考虑联络线支援波动约束的多区域AGC最优联合调频控制策略；4）风电并网条件下AGC机组跨区分布式最优协调控制问题。