CN105356515A - 一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法，在传统下垂控制的基础上，考虑不同类型分布式电源的边际成本。改进下垂控制可使各并联运行的分布式单元边际成本一致，边际成本高的分布式电源少出力，边际成本低的多出力，从而降低***发电成本；与现有技术相比，该方法为自治控制，无需通信网络，仅通过本地信息控制实现***经济优化运行，可靠性及可扩展性高。

Description

一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法

技术领域

本发明属于微电网及逆变器控制与优化技术领域，具体涉及一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法。

背景技术

分布式电源一般通过逆变器并联运行以提高***的供电可靠性，分布式电源种类繁多，其运行成本及效率均不同，传统的下垂控制按照额定容量分配功率，未考虑各电源实际的发电成本，易造成***运行成本偏高。

考虑不同类型分布式电源的边际成本，提出基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制，降低***总运行成本，提高微电网的经济性，保证***可靠、经济运行。

发明内容

发明目的：为了克服上述现有技术的未考虑各电源实际的发电成本而易造成***运行成本偏高的问题。

技术方案：本发明提供以下技术方案：

一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法，包括以下步骤：

(1)基于边际成本的改进P-V下垂控制，在传统P-V下垂控制的基础上，考虑不同类型分布式电源的有功边际成本。该控制使得并联运行单元有功边际成本一致，以相同的有功边际成本分配有功功率，降低***有功发电成本，实现***经济优化运行；

(2)基于边际成本的改进Q-f下垂控制，在传统Q-f下垂控制的基础上，考虑不同分布式电源的无功边际成本。该控制使得并联运行各单元无功边际成本一致，在相同的无功边际成本下分配无功功率，降低无功发电成本，维持***频率稳定。

作为优化，所述基于边际成本的改进P-V下垂控制如下式：

$U_{i,ref}=U_{max}-(U_{max}-U_{min})\·\frac{L_i\left(P_i\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,P}}---\left(1\right)$

式中，U_max、U_min为最大和最小允许电压，P_i为分布式单元i输出有功功率；L_i(P_i)为分布式单元i的有功边际成本，λ_L,P为有功下垂经济系数，各单元取值相同。

该改进P-V下垂控制使得并联运行分布式电源的有功边际成本一致，由于各单元有功边际成本的成本系数不同，因此成本高的单元少出力，成本低的单元多出力，达到降低***运行成本的目的。

作为优化，所述基于边际成本的改进Q-f下垂控制如下式：

$f_{i,ref}=f_n+(f_{max}-f_n)\·\frac{L\left(Q_i\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,Q}}---\left(2\right)$

式中，f_n为***的额定频率，f_max为最大允许频率，Q_i为分布式单元i输出无功功率；L_i(Q_i)为分布式单元i的无功边际成本，λ_L,Q为无功下垂经济系数，各单元取值相同。

该改进Q-f下垂控制使得并联运行单元按照无功边际成本一致出力，由于各单元无功边际成本的成本系数不同，因此成本高的单元少出力，成本低的单元多出力，降低无功发电成本，维持***频率稳定。

有益效果：本发明与现有技术相比较，具有以下优点：

本发明适用于线路阻抗主要呈现阻性的交流微电网。

(1)该方法考虑不同分布式电源的边际成本，改进传统下垂控制。，能实现各单元边际成本一致，***发电成本最低，保证***稳定的同时实现微电网经济运行。

(2)该方法为自治控制，仅利用本地信息控制，无需通信网络，可实现分布式电源的“即插即用”，可靠性及可扩展性高。

(3)该改进P-V下垂控制使得并联运行的分布式电源的有功边际成本一致，由于各单元有功边际成本的成本系数不同，因此成本高的单元少出力，成本低的单元多出力，达到降低***运行成本的目的。

(4)该改进Q-f下垂控制使得并联运行的各分布式电源按照无功边际成本一致出力，由于各单元无功边际成本的成本系数不同，因此成本高的单元少出力，成本低的单元多出力，降低无功发电成本，维持***频率稳定。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为改进P-V下垂控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作更进一步的说明，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明公开了一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法，本发明适用于线路阻抗主要呈现阻性的交流微电网。

(1)基于边际成本的改进P-V下垂控制，考虑不同类型分布式电源的有功边际成本，改进传统P-V下垂控制，使得并联运行单元有功边际成本一致，以相同的有功边际成本分配各单元的有功功率，降低***发电成本，实现***经济优化运行。

(2)基于边际成本的改进Q-f下垂控制，使得并联运行单元无功边际成本一致，由相同的无功边际成本分配无功功率，降低无功发电成本，维持***频率稳定。

本发明提出基于边际成本的改进P-V下垂控制如下：

$U_{i,ref}=U_{max}-(U_{max}-U_{min})\·\frac{L_i\left(P_i\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,P}}---\left(1\right)$

式中，U_max、U_min为最大和最小允许电压，P_i为分布式单元i输出的有功功率，L_i(P_i)为分布式单元i的有功边际成本，定义为式(2)。λ_L,P为有功下垂经济系数，各单元取值相同，需满足式(4)的条件。

$L_i\left(P_i\right)=\frac{\∂C_i\left(P_i\right)}{\∂P_i}=2{\mathrm{\α}}_{i,P}{P}_i+{\mathrm{\β}}_{i,P},i=1,2,...n---\left(2\right)$

其中，有功发电成本如下式：

$C_i\left(P_i\right)={\mathrm{\α}}_{i,P}{P}_i^2+{\mathrm{\β}}_{i,P}{P}_i+{\mathrm{\γ}}_{i,P},i=1,2,...n---\left(3\right)$

式中，α_i,P、β_i,P、γ_i,P为分布式单元i的有功成本系数。

${\mathrm{\ΔU}}_i=(U_{max}-U_{min})\·\frac{L_i\left(P_{i,max}\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,P}}\≤{\mathrm{\ΔU}}_{max},i=1,2...n---\left(4\right)$

其中，P_i,max为分布式单元i最大允许输出有功功率，ΔU_max为最大允许电压偏差量，一般为母线额定电压的5％。

***稳定运行，各发电单元的边际成本一致时，***的总运行成本最小。改进P-V下垂控制原理如图2所示。该控制方法使得并联运行单元边际成本一致，如U-L曲线所示；各单元按照相等的边际成本分配有功功率，由L-P曲线可知边际成本高的发电单元出力少，低的单元出力多，可得综合的U-P下垂曲线。因此，所提改进下垂控制可实现降低***发电成本的目标，实现微网经济运行。

本发明提出基于边际成本的改进Q-f下垂控制如下：

$f_{i,ref}=f_n+(f_{max}-f_n)\frac{L_i\left(Q_i\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,Q}}---\left(5\right)$

式中，f_n为***的额定频率，f_max为最大允许频率，Q_i为分布式单元i输出无功功率。L_i(Q_i)为分布式单元i的无功边际成本，定义为式(6)。λ_L,Q为无功下垂经济系数，各单元取值相同，需满足式(8)的条件。

$L_i\left(Q_i\right)=\frac{\∂C_i\left(Q_i\right)}{\∂Q_i}=2{\mathrm{\α}}_{i,Q}{Q}_i+{\mathrm{\β}}_{i,Q},i=1,2,...n---\left(6\right)$

其中，无功成本如下式：

$C_i\left(Q_i\right)={\mathrm{\α}}_{i,Q}{Q}_i^2+{\mathrm{\β}}_{i,Q}{Q}_i,i=1,2,...n---\left(7\right)$

式中，α_i,Q、β_i,Q为分布式单元i的无功成本系数。

${\mathrm{\Δf}}_i=(f_{max}-f_n)\·\frac{L_i\left(Q_{i,max}\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,Q}}\≤{\mathrm{\Δf}}_{max},i=1,2...n---\left(8\right)$

式中，Q_i,max为分布式单元i最大允许输出无功功率，Δf_max为最大允许频率偏差量，一般为0.5Hz。改进Q-f下垂控制原理与改进P-V下垂控制类似，在此不再赘述。

Claims (3)

1.一种基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)基于边际成本的改进P-V下垂控制，在传统P-V下垂控制的基础上，考虑不同类型分布式电源的有功边际成本。该控制使得并联运行单元有功边际成本一致，以相同的有功边际成本分配各单元的有功功率，降低***有功发电成本，实现***经济优化运行；

(2)基于边际成本的改进Q-f下垂控制，在传统Q-f下垂控制的基础上，考虑不同分布式电源的无功边际成本。该控制使得并联运行单元无功边际成本一致，在相同的无功边际成本下分配无功功率，降低无功发电成本，维持***频率稳定。

2.根据权利要求1所述的基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法，其特征在于：所述基于边际成本的改进P-V下垂控制如下式：

$U_{i,ref}=U_{max}-(U_{max}-U_{min})\·\frac{L_i\left(P_i\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,P}}---\left(1\right)$

式中，U_max、U_min为最大和最小允许电压，P_i为分布式单元i输出有功功率；L_i(P_i)为分布式单元i的有功边际成本，λ_L,P为有功下垂经济系数，各单元取值相同。

3.根据权利要求1所述的基于边际成本的微网逆变器改进下垂控制方法，其特征在于：所述基于边际成本的改进Q-f下垂控制如下式：

$f_{i,ref}=f_n+(f_{max}-f_n)\·\frac{L_i\left(Q_i\right)}{{\mathrm{\λ}}_{L,Q}}---\left(2\right)$

式中，f_n为***的额定频率，f_max为最大允许频率，Q_i为分布式单元i输出无功功率；L_i(Q_i)为分布式单元i的无功边际成本，λ_L,Q为无功下垂经济系数，各单元取值相同。