CN113190782A - 一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法，属于电力***经济调度领域。为克服传统电网集中式调度方法在经济性和可靠性方面的不足，本发明采用了一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法。该方法基于一致性原理，以微网***中发电机组的增量成本为一致性变量，以***中分布式电源的发电费用最小为优化目标函数，通过相邻机组间的信息交互，经过若干次的数据交换后，实现微网分布式经济调度。本发明的实施例表明了分布式一致性算法应用于微网经济调度策略制定的正确性，可以有效降低微网***的通信成本和复杂程度，提高微网***的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及电力***经济调度领域，尤其涉及一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法。
背景技术
进入21世纪以来，由于煤炭、石油、天然气等能源储量日渐枯竭，使得社会经济运行面临巨大挑战。另一方面，由于化石能源的大量开采与使用，全球环境问题凸显。随着全球的能源与环境形势越来越严峻，如何缓解由于大量消耗化石燃料而引起的全球变暖以及能源危机，已成为亟待解决的问题。近几年来，以风光为代表的分布式能源获得极大发展并逐步进入应用领域，微电网作为分布式能源集中并网的有效管理方式，受到了世界各国的极大关注。
微网***由微型电源与负荷组成，通过公共连接点接入主电网，既可作为一个独立的小型电力***，又可作为一个可控发电单元或负荷。因此，微网可以运行在两种模式下：并网模式和孤岛模式。在正常情况下，微网总是采用并网模式运行，既可以在***内部发电不足时从主电网吸收功率，表现出负荷的特性，也可以在供大于求时向主网输送功率，充当有功电源。但是，当主网发生故障时，微网则通过公共连接点断开与主网的连接，进入孤岛模式。待故障清除后，可再次恢复并网运行。由于微网***中可再生能源的不可控性和随机波动性，它的经济调度方式与传统电网有着明显不同。因此，如何制定合理的运行策略来实现微网内部各微电源发电量的最优分配，并使整个***的发电成本达到最低，是微网经济调度中的关键问题。
传统电网采用集中式调度方法，整个电网由少数的中央控制器控制。在***运行过程中，中央控制器接收全局信息，统一制定运行策略，并进行统一调配。但是这种方法有着严重的弊端，不仅需要调度中心具有极大的存储能力和极快的运算速度，而且要求中央控制器与各个元件的连通性必须完好，否则缺失部分信息可能会导致严重的后果。另外，由于风机和太阳能转化为功率输出时的随机性和波动性，集中式的调度方法对电网稳定性的要求也越来越高。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法，通过相邻机组间的信息交互，经过若干次的数据交换后，实现全***的经济调度，其流程如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：建立微网***中各分布式电源的发电成本函数，将每个分布式电源作为一个节点，其中，所述分布式电源至少包括风电和光伏两种，微网***中的第i个分布式电源的发电成本函数为：
其中，SG表示全***发电单元的集合，PGi为第i个发电机组发出的有功功率，ai为发电成本函数的常数项系数，bi为一次项系数，ci为二次项系数。
步骤2：建立微网***分布式经济调度的目标函数，其中，假设微网***中每台发电机组单位发电成本费用相同，则当全***发电成本费用最低时，全***发电量最小，即满足：
步骤3：采用基于一致性算法的经济调度策略进行微网***相邻节点间的信息交换和数据迭代，根据一致性算法，更新***中增量成本的值。
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤3.1：建立发电机组增量成本，具体如下：
步骤3.2：针对微网***中的每个通信拓扑，选取一个分布式机组作为主机组，其余机组均为从机；
步骤3.3：***将发电量与负荷量之间的差值反馈给主机组，主机组根据全***的功率偏差，决定增大或减小全局的增量成本，依次来调节其他分布式电源的发电量，主机的更新公式为：
其中，SB表示发电机所在母线集合，Ni表示母线i的邻居集合，e表示收敛系数，是一个正标量，与算法的收敛速度有关。
从机的更新公式为：
其中，SB表示发电机所在母线集合，Ni表示母线i的邻居集合。
步骤4：每一次迭代完成后，计算各分布式电源的输出有功功率，计算公式如下：
步骤5：设定误差η，用Pb表示***负荷所需功率与发电机组实际输出功率之间的差值，则：
若检测到Pb的值小于误差η，则停止迭代，此时经分布式经济调度后的***发电成本最小，反之继续进行一致性迭代计算。
与已有技术相比，采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明在每个电力元件上安装本地控制器而不依赖于中央控制器，本地控制器通过获取几个相邻元件的电气状态进而获取全局信息作为全***优化的依据，每个控制器需要接受的处理的数据变少了，而且相邻元件之间的通信投资也将小于每个元件与调度中心通信的投资，大大提高了微网***的经济性。
2、本发明中即使某个控制器失效，也不影响其他元件的调度，有效提高了微网***的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种基于一致性算法的微网分布式经济调度流程图；
图2为本发明实施例的微网***节点接线图；
图3为本发明实施例的分布式电源的环形通信拓扑图；
图4为本发明实施例中V3节点为主机组时的发电量结果图；
图5为本发明实施例中V3节点为主机组时的增量成本结果图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本实施例以30节点微网***进行分析，算例连接图如图2所示，设定***基准功率为SB＝100MVA，所有数据均为标幺值，***其他数据见表1和表2。
表1
| 序号 | 发电机所在母线 | P<sub>G</sub>/WVA | P<sub>max</sub>/MVA | P<sub>min</sub>/MVA |
| 1 | 1 | 23.54 | 80 | 0 |
| 2 | 2 | 60.97 | 80 | 0 |
| 3 | 22 | 21.59 | 50 | 0 |
| 4 | 27 | 26.91 | 55 | 0 |
| 5 | 23 | 19.2 | 30 | 0 |
| 6 | 13 | 37 | 40 | 0 |
表2
由上表数据可知，在t＝0时刻，全***发电机发出的总功率为290.49MWA，负荷总功率为281.6MWA，微网***与主配电网之间的交换功率为Pgrid＝0MVA，该功率由主电网注入微网***。上述微网***中共有6台发电机组，其所在母线编号分别为1、2、22、27、23、13，将其重新编号为V1，V2，V3，V4，V5，V6，并使相应两机之间建立通信，构成一个如图3所示分布式电源的环形通信拓扑图。在上述通信***中，相邻发电机组之间进行通信，假设相邻两机之间通信权重均为1。每个发电机组每次只能获得相邻两机发电量与发电费用的有效信息，经过多次通信迭代后，各个节点都会获得全局信息，该***中发电机通信拓扑图的邻接矩阵为：
依次设定V1、V2、V3、V4、V5、V6为主机，其余发电机组为从机，分别进行基于一致性算法的分布式经济调度，求得发电成本最小情况下的最优出力，并与微网***的最优潮流计算结果进行比较：
表3：
由表中数据分析可知，针对环形通信拓扑，微网分布式经济调度的运行结果与最优潮流运算结果误差控制在8％以内，符合要求。所以基于该环形通信拓扑的微网分布式经济调度方法具有正确性。值得注意的是，当选取V4节点的发电机组为主机组时，该算法无法达到发电机组增量成本一致，所以当该发电机组为主机组进行分布式经济调度时，不存在有功功率的最优分配。
比较各种情况下的收敛次数，其中，m代表各机组增量成本达到一致时的运算次数，设η＝0.01％，n代表当满足||Pb||＜η时算法的运行次数。
表4：
最后，分析表4中的数据可知，以V3节点所在发电机组为主机组时，实现各机组发电量和增量成本一致的速度都是最快的，同时实现功率平衡的速度也相对较快。因此在环形通信拓扑中，选择母线3上的发电机组为主机组时，可以用最短的时间达到理想的经济调度结果，减少程序的运算次数，减小存储量。母线3上发电机组为主机组时的微网***的发电量和增量成本结果见图4和图5。
Claims (2)
1.一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法，其特征是针对各节点采集到的实时数据，采用基于一致性算法的分布式方法，通过相邻机组间的信息交互，经过若干次的数据交换后，实现全***的经济调度。
2.根据权利要求1所述的基于一致性算法的微网分布式经济调度方法，其特征是按如下步骤进行：
步骤1：建立微网***中各分布式电源的发电成本函数，将每个分布式电源作为一个节点，其中，所述分布式电源至少包括风电和光伏两种；
步骤2：建立微网***分布式经济调度的目标函数，其特征是满足微网***发电量与负荷相匹配以及发电机组约束，全***发电成本最低；
步骤3：采用基于一致性算法的经济调度策略进行微网***中相邻节点间的信息交换和数据迭代，根据一致性算法，更新***中的增量成本的值；
步骤4：每一次迭代完成后，计算各分布式电源的输出有功功率；
步骤5：检测微网分布式经济调度后的输出有功功率是否满足运行要求，且使***发电成本最小。
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| CN202010030659.7A CN113190782A (zh) | 2020-01-14 | 2020-01-14 | 一种基于一致性算法的微网分布式经济调度方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113704750A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-26 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 分布式发电***的网络攻击检测方法、装置及终端设备 |
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2020
- 2020-01-14 CN CN202010030659.7A patent/CN113190782A/zh active Pending
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