基于分布式模型预测控制的微电网群能量调控研究

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微电网的能量管理系统可以根据预测数据为微电网的日常运行提供保证基本供需平衡的调度指导计划。然而对于高比例渗透的可再生能源的自治型微电网群系统而言,可再生能源的高度不确定性与波动性将会极大的影响预测输入信息的准确性,为调度计划的精确性与鲁棒性带来了极大的挑战,进而导致了微电网日常运行的稳定性与安全性均受到破坏。因此,本文针对自治型微电网群系统不同运行模式下的可再生能源的不确定性干扰所带来的问题,基于模型预测控制策略进行了一系列研究。首先,针对各微电网独立自治运行情况下,微电网群系统中可再生能源的不确定性影响,提出了一种基于模型预测控制的微电网群自治能量调控策略。该策略以滚动优化为核心框架,形成了日内调度策略,有效减少了优化计算负担。在此基础上,设计了反馈模块,以形成策略的闭环反馈结构。其中,超短期预测与考虑备用功率的输出校正有效的应对了可再生能源的不确定性,并保证了微电网运行的安全性。其次,针对互联运行下的微电网群系统,提出了一种基于分布式模型预测控制的能量调控策略。设计了一种基于非合作博弈的拍卖型电力交易市场,以最大化多主体共存下的个人微电网的利益;同时,利用分布式策略,实现了微电网间的信息沟通量最小化,以保证个体微电网运行信息的隐私性。然后,为进一步提高调度策略的鲁棒性,基于模型预测控制策略,提出了一种基于鲁棒模型预测控制的能量调控策略。该策略结合了鲁棒优化的不确定集模型与模型预测控制的日内滚动框架,有效的平衡了调度计划的鲁棒性与经济性;另外,改进的反馈预测模型提高了反馈模块的精确性,增强了微电网群自治运行模式下微电网对可再生能源波动性的应对能力。再次,为进一步考虑电力交易市场的公平性,并增加内部互联的微电网群成员参与市场的积极性,提出了一种基于分布式鲁棒模型预测控制的能量调控策略。其中,设计了一种基于联盟化的激励型电力交易市场,分别以不同的参与者身份设计不同的联盟策略。其中,卖家以电力贡献为指标进行竞争博弈,买方以优先级因子实现收益的公平分配。并在分布式策略最小化必要信息沟通的基础上,降低微电网群整体的运行成本。最后,利用实测数据以及典型的微电网群系统架构对以上所有所提出的策略进行了仿真实验验证,分析了其可行性与先进性。
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