信息能源深度融合模式下多源异质微电网分布式协同控制策略研究

This project chooses cyber-physical microgrids with multiple heterogeneous distributed generations as the study subject, based on the power system stability theory and advanced control theory, to study the distributed cooperative control methods. According to the analysis and abstraction for technical characteristics of heterogeneous distributed generations in microgrids, a integration model with those features will be established; the clustering control and distributed control will be studied to address the voltage/frequency synchronization and power optimization balance problems in microgrids and the relationship between the algorithm performance and communication topology will be qualitatively and quantitatively analyzed; the impact of various types of communication constraints on the algorithms will be considered, and the relationship between the algorithm performance and communication constraints will be analyzed in quality and quantity, and the coordination algorithms designed under given communication constraints will be investigated. On one hand, these research results will greatly enrich the research theory and method for microgrids; on the other hand, they will provide important reference value for the theoretical exploration and design application of energy internet.

本项目以信息与能源深度融合模式下的含多源异质分布式电源的微电网为背景，结合电网稳定理论和先进控制理论，重点围绕微电网的分布式协同控制展开研究。主要研究内容包括：在对微电网中异质分布式电源的特性分析和抽象的基础上，归纳出典型异质分布式电源的动态特性、运动约束、准确刻画出输入输出变量之间的耦合关系；针对多源异质分布式电源微电网电压/频率同步与功率平衡，研究多源异质微电网的分簇分布式协同控制与优化问题、定性定量的分析分布式算法的性能与通信拓扑及算法参数之间的关系；考虑通信不确定性因素对所设计的算法的影响，定量定性的分析算法性能与通信不确定性因素的关系，研究在各种通信不确定性因素下相应分布式算法的设计问题。研究成果将极大丰富微电网研究的理论和方法，对能源互联网的理论探索及设计应用具有重要参考价值。

能源的日趋匮乏与需求的急剧上升促使信息能源微电网的协同管理成为未来能源互联网智能控制的一个新的聚焦点。本项目深入分析了随着物理调控过程中更多有益信息量的不断融入，信息系统中的通讯时延、丢包、时序错乱、噪声干扰等不确定性因素对微电网稳定性及控制优化可靠性方面的影响。研究结果表明: (1) 基于多智能体系统的分布式一致性理论进行扩展，设计了电压和无功的分布式平均一致性算法，该算法保证了所有分布式电源在PCC点电压的平均值在有限时间内跟踪上期望参考值，同时实现无功的合理分配。(2)基于分簇分布式协调控制理论实现了微电网系统的基于重要节点为簇头的分布式簇间协同功率共享控制及簇内电压/频率的同步以及功率的分配。(3) 提出了多种鲁棒分布式协同控制方案，通过有效的控制策略来实现微电网系统电压/频率的同步以及功率的合理管理。相较于传统的微电网控制理论和框架，受控系统对上述各通讯受限因素的鲁棒性能大幅度提升。研究结果对当前微电网的可靠高效运行与未来能源互联网系统的信息化控制技术设计都有着重要的指导意义。