一种交流多微网的功率平衡方法及系统

1.本发明属于多微网的功率平衡领域，具体地说是一种交流多微网的功率平衡方法及系统。


背景技术：

2.目前，微电网并网运行时，所有的分布式电源均采用恒功率控制，而当微电网离网运行时，作为主控制单元的分布式微电源的控制方法将转变为恒压恒频控制，用来维持系统的频率和电压的稳定，从控制单元仍继续采用恒功率控制保持微电源功率的稳定输出。然而，依然存在着多微网运行成本高，设备成本高的缺点。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于提供一种交流多微网的功率平衡方法，多微网运行成本高，设备成本高的缺点。
4.本发明是这样实现的，
5.一种交流多微网的功率平衡方法，包括：
6.计算各交流微网中的可控单元的功率调节成本和各交流微网之间的能量传输损耗成本得到调节成本；
7.根据调节成本得到各交流微网中可控单元参与功率调节的优先级；
8.基于检测到的各交流微网的频率变化；
9.若需要进行功率调节，则计算各交流微网的频率变化率d，并计算出各交流微网的负载率λ；
10.对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算，由迭代后的频率变化率d和负载率λ得出各交流微网的功率传输量
11.由各交流微网的及调节的优先级，得出最终的调节方式，并根据最终的调节方式进行功率平衡调节。
12.进一步地：功率调节成本包括切除分布式电源的功率调节成本和削减负载的调节成本以及传输损耗成本，计算切除分布式电源的功率调节成本如下：
[0013][0014]
计算削减负载的调节成本如下：
[0015][0016]
计算传输损耗成本如下：c
l
＝p
li
·
ts·rl
；
[0017]
式中：c
dg
为采样区间内分布式电源的调节成本；r
dg
为分布式电源的单位调节电价；p
dg
为切除分布式电源的功率；为最大可切除分布式电源功率值；p
pv
为光伏发电功率；p
wt
为风电功率；c
il
为采样区间内负载的调节成本；r
il
为负载的单位调节电价；p
il
为切除负载的功率；为最大可切除负载功率值；p
li
为第i个子网的传输损耗功率；r
l
为实时电价；ts为时间间隔。
[0018]
进一步地：为交流微网运行频率f设置两个边界值，其中，f
max
＝50.2hz为上界值，f
min
＝49.8hz为下界值，当f在两个边界值划定的区间外时该微网退出运行；并设置两个预警值，f
high
＝50.1hz是上预警值；f
low
＝49.9hz是下预警值；当f到超出两个预警值时，判别该微网是否需要进行功率调节。
[0019]
进一步地：频率变化率d通过下式计算：
[0020][0021]fn
为微网实际运行频率；
[0022]
负载率λ通过下式计算：
[0023][0024]
其中，ri为第i个子网与多微网连接线的交流阻抗。
[0025]
进一步地：对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算包括：将每个交流微网抽象成一个多智能体图g＝{v,e}，其中v＝{1,2,3,
…
,n}表示多微网中相互独立的智能体，e∈v
×
v是一组边，从i到j的无向边由一个无序对(i,j)∈e表示，节点i的邻集表示为ni＝{j∈v|(i,j)∈e}，图g的邻接矩阵a＝[d
ij
]表示节点间的通信关系，若节点i和j存在通信链路则d
ij
＝1，否则d
ij
＝0，且所有对角线元素d
ij
＝0；根据式进行一致性迭代。
[0026]
进一步地：由迭代后的频率变化率d和负载率λ得出各交流微网的功率传输量
[0027]
其中k表示迭代次数。
[0028]
一种交流多微网的功率平衡系统，包括：
[0029]
调节成本计算模块，计算各交流微网中的可控单元的功率调节成本和各交流微网之间的能量传输损耗成本得到调节成本；
[0030]
排序模块，根据调节成本得到各交流微网中可控单元参与功率调节的优先级；
[0031]
判断模块，基于检测到的各交流微网的频率变化；
[0032]
计算模块，根据判断模块判断，若需要进行功率调节，则计算各交流微网的频率变化率d，并计算出各交流微网的负载率λ；
[0033]
迭代模块，对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算，由迭代后的频率变化率d和负载率λ得出各交流微网的功率传输量
[0034]
调节模块，根据各交流微网的及调节的优先级，得出最终的调节方式，并根据进行调节。
[0035]
进一步地：调节成本计算模块用于计算包括切除分布式电源的功率调节成本和削减负载的调节成本以及传输损耗成本，计算切除分布式电源的功率调节成本如下：
[0036][0037]
计算削减负载的调节成本如下：
[0038][0039]
计算传输损耗成本如下：c
l
＝p
li
·
ts·rl
；
[0040]
式中：c
dg
为采样区间内分布式电源的调节成本；r
dg
为分布式电源的单位调节电价；p
dg
为切除分布式电源的功率；为最大可切除分布式电源功率值；p
pv
为光伏发电功率；p
wt
为风电功率；c
il
为采样区间内负载的调节成本；r
il
为负载的单位调节电价；p
il
为切除负载的功率；为最大可切除负载功率值；p
li
为第i个子网的传输损耗功率；r
l
为实时电价；ts为时间间隔。
[0041]
进一步地：所述判断模块为交流微网运行频率f设置两个边界值，其中，f
max
＝50.2hz为上界值，f
min
＝49.8hz为下界值，当f在两个边界值划定的区间外时该微网退出运行；并设置两个预警值，f
high
＝50.1hz是上预警值；f
low
＝49.9hz是下预警值；当f到超出两个预警值时，判别该微网是否需要进行功率调节。
[0042]
进一步地：所述迭代模块对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算包括：将每个交流微网抽象成一个多智能体图g＝{v,e}，其中v＝{1,2,3,
…
,n}表示多微网中相互独立的智能体，e∈v
×
v是一组边，从i到j的无向边由一个无序对(i,j)∈e表示，节点i的邻集表示为ni＝{j∈v|(i,j)∈e}，图g的邻接矩阵a＝[d
ij
]表示节点间的通信关系，若节点i和j存在通信链路则d
ij
＝1，否则d
ij
＝0，且所有对角线元素d
ij
＝0；根据式进行一致性迭代。
[0043]
进一步地：所述迭代模块还用于计算各交流微网的功率传输量
[0044]
其中k表示迭代次数。
[0045]
本发明与现有技术相比，有益效果在于：
[0046]
本发明提出的一种交流多微网的功率平衡方法以及系统，由于最终的调节方式是根据各微网中各个调节方式的成本得到的，可以降低微网运行成本，相比较于集中式通信，本发明使用的顶层控制的通信结构是基于多智能体的分布式通信结构，能够以降低系统对通信设备的要求，进而降低了整个系统的设备成本。
附图说明
[0047]
图1是本发明实施例提供的方法流程图；
[0048]
图2是本发明实施例提供的是否进行功率调节的频率图。
具体实施方式
[0049]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0050]
参见图1所示，本发明实施例提供一种交流多微网的功率平衡方法，包括：
[0051]
步骤1：对各个交流微网中的可控单元的功率调节成本和各交流微网之间的能量传输损耗成本进行调节成本的数学建模计算；
[0052]
步骤2：根据步骤1的调节成本得到各交流微网中各可控单元参与功率调节的优先级；
[0053]
步骤3：基于检测到的各交流微网的频率变化，判断交流微网是否进行功率调节；
[0054]
步骤4：若判断需要进行功率调节，则计算各交流微网的频率变化率d，并计算出各微网的负载率λ；
[0055]
步骤5：对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算，频率变化率得出各微网的功率传输量
[0056]
步骤6：按照步骤2中确定的调节的优先级，由各微网的及调节优先级开始动作。
[0057]
其中，步骤1对各个交流微网中的可控单元的功率调节成本和各交流微网之间的能量传输损耗成本进行调节成本的数学建模，包括计算切除分布式电源的功率调节成本如下式：
[0058][0059]
削减负载的调节成本如下式：
[0060]
[0061]
传输损耗成本如下式：c
l
＝p
li
·
ts·rl
[0062]
式中：c
dg
为采样区间内分布式电源的调节成本；r
dg
为分布式电源的单位调节电价；p
dg
为切除分布式电源的功率；为最大可切除分布式电源功率值；p
pv
为光伏发电功率；p
wt
为风电功率；c
il
为采样区间内负载的调节成本；r
il
为负载的单位调节电价；p
il
为切除负载的功率；为最大可切除负载功率值；p
li
为第i个子网的传输损耗功率；r
l
为实时电价；ts为时间间隔。
[0063]
各交流微网内调节成本最小的优先级最高，调节成本最大的优先级最低进行优先级排序；
[0064]
为交流微网运行频率设置两个边界值，f
max
＝50.2hz为上界值；f
min
＝49.8hz为下界值，当f在两个边界值划定的区间外时该微网退出运行。在此基础上，定义两个f预警值，f
high
＝50.1hz是上预警值；f
low
＝49.9hz是下预警值；当f到达两个预警值时，判别该交流微网是否需要进行功率调节。
[0065]
步骤4中，频率变化率为d计算如下式
[0066][0067]fn
为微网实际运行频率；负载率为λi计算如下式：
[0068][0069]
微网由各个子网组成，ri为第i个子网与多微网连接线的交流阻抗，本实施例中，多微网指的是由多个交流微网组成的电网，交流微网是由各个子网组成。
[0070]
将每个交流微网抽象成一个多智能体可用图g＝{v,e}表示，其中v＝{1,2,3,
…
,n}表示多微网中相互独立的智能体，e∈v
×
v是一组边，从i到j的无向边由一个无序对(i,j)∈e表示，节点i的邻集表示为ni＝{j∈v|(i,j)∈e}。图g的邻接矩阵a＝[d
ij
]表示节点间的通信关系，若节点i和j存在通信链路则d
ij
＝1，否则d
ij
＝0，且所有对角线元素d
ij
＝0。
[0071]
根据迭代式进行一致性迭代，将各交流微网的频率变化率作为一致性变量进行迭代，经过k次迭代得d(k+1)满足相邻两次迭代误差小于参考值ζ，各微网根据频率变化率和负载率进行功率分配如下：
[0072][0073][0074]
ui为第i个子网的母线电压。
[0075]
本发明还提供一种交流多微网的功率平衡系统，包括：
[0076]
调节成本计算模块，计算各交流微网中的可控单元的功率调节成本和各交流微网之间的能量传输损耗成本得到调节成本；
[0077]
排序模块，根据调节成本得到各交流微网中可控单元参与功率调节的优先级；
[0078]
判断模块，基于检测到的各交流微网的频率变化，判断是否需要进行功率调节；
[0079]
计算模块，根据判断模块判断，若需要进行功率调节，则计算各交流微网的频率变化率d，并计算出各交流微网的负载率λ；
[0080]
迭代模块，对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算，由迭代后的频率变化率d和负载率λ得出各交流微网的功率传输量
[0081]
调节模块，根据各交流微网的及调节优先级进行调节。
[0082]
调节成本计算模块用于计算包括切除分布式电源的功率调节成本和削减负载的调节成本以及传输损耗成本，计算切除分布式电源的功率调节成本如下：
[0083][0084]
计算削减负载的调节成本如下：
[0085][0086]
计算传输损耗成本如下：c
l
＝p
li
·
ts·rl
；
[0087]
式中：c
dg
为采样区间内分布式电源的调节成本；r
dg
为分布式电源的单位调节电价；p
dg
为切除分布式电源的功率；为最大可切除分布式电源功率值；p
pv
为光伏发电功率；p
wt
为风电功率；c
il
为采样区间内负载的调节成本；r
il
为负载的单位调节电价；p
il
为切除负载的功率；为最大可切除负载功率值；p
li
为第i个子网的传输损耗功率；r
l
为实时电价；ts为时间间隔。
[0088]
如图2所示，判断模块为交流微网运行频率f设置两个边界值，其中，f
max
＝50.2hz为上界值；f
min
＝49.8hz为下界值，当f在两个边界值划定的区间外时该微网退出运行。并设置两个预警值，f
high
＝50.1hz是上预警值；f
low
＝49.9hz是下预警值；当f到超出两个预警值时，判别该微网是否需要进行功率调节。
[0089]
迭代模块对各交流微网的频率变化率d进行迭代计算包括：将每个交流微网抽象成一个多智能体图g＝{v,e}，其中v＝{1,2,3,
…
,n}表示多微网中相互独立的智能体，e∈v
×
v是一组边，从i到j的无向边由一个无序对(i,j)∈e表示，节点i的邻集表示为ni＝{j∈v|(i,j)∈e}，图g的邻接矩阵a＝[d
ij
]表示节点间的通信关系，若节点i和j存在通信链路则d
ij
＝1，否则d
ij
＝0，且所有对角线元素d
ij
＝0；根据式进行一致性迭代。并用于计算各交流微网的功率传输量
[0090]
其中k表示迭代次数。
[0091]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
[0092]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0093]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0094]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0095]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0096]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。