虚拟电厂运行策略及DG分布式控制研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.23041

摘要/Abstract

摘要：

目的虚拟电厂通常由分布式发电(distributed generator，DG)单元组成，当系统缺少电网支撑时，需要合理的综合运行策略和准确的控制方法保证虚拟电厂平稳运行。方法首先，针对虚拟电网发电问题提出了一种基于功率差余值的运行策略。然后，针对系统中DG的发电控制问题设计了一种有限时间分布式控制器。将电压和频率的幅值在有限时间内调整到标称值，并实现了有功功率在各DG单元间的分配。与传统的集中式控制策略不同，所建立的控制方法基于分布式结构，只需要相邻DG单元之间通过稀疏通信网络进行信息交换。结果通过仿真实验验证了该控制方法的可行性，以及对模型参数不确定性和负载变化的鲁棒性。结论与以往研究相比，所提出的运行策略对系统工况进行了更为详细地划分，有效提高了系统的稳定性和安全性。

关键词: 虚拟电厂, 运行策略, 初级控制, 二级控制, 有限时间控制

Abstract:

Objectives Virtual power plant is usually composed of distributed generator (DG). When the system lacks power grid support, practical and reasonable comprehensive operation strategies and accurate control methods are needed to ensure the smooth operation of virtual power plant. Methods An operation strategy based on system fluctuation value was proposed. Then, aiming at the problem of generation control of distributed generators in the system, a distributed finite-time controller was designed. The amplitudes of voltage and frequency were adjusted to nominal values within a finite time, and the active power was distributed among each DG unit. Different from the traditional centralized control strategy, the proposed control method is based on distributed junction, which only requires information exchange between adjacent DG units through sparse communication network. Results The feasibility of the proposed control method and its robustness to the uncertainty of model parameters and load variation were verified by simulation experiments. Conclusions Compared with previous studies, the proposed operation strategy divides the system operating conditions in more detail, effectively improving the stability and security of the system.

Key words: virtual power plant, operation strategy, primary control, secondary control, finite-time control

中图分类号:

TK 01

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图/表 11

图1 差余值Nc的区间划分

Fig. 1 Interval partition of Nc

图2 初级控制结构

Fig. 2 Structure of primary control

图3 二级控制结构

Fig. 3 Structure of secondary control

表1 系统参数

Tab. 1 Parameters of the system

参数	数值
参数	DG₁	DG₂	DG₃	DG₄
m	1×10^-5	14×10^-5	1.8×10^-5	2.5×10^-5
n R_f/Ω L_f/mH C_f/F KPV KIV KPC	5×10^-4 1×10^-3 1.4 6×10^-5 0.1 120 7	8×10^-4 1×10^-3 1.4 6×10^-5 0.1 120 7	8×10^-4 1×10^-3 1.4 6×10^-5 0.1 120 7	9×10^-4 1×10^-3 1.4 6×10^-5 0.1 120 7
KIC	20 000	20 000	20 000	20 000

图4 DG单元的通信拓扑结构

Fig. 4 Communication topology of DG

图5 频率仿真结果

Fig. 5 Simulation results of frequency

图6 电压仿真结果

Fig. 6 Simulation results of voltage

图7 有功功率仿真结果

Fig. 7 Simulation results of active power

图8 扰动下的频率

Fig. 8 Frequency under disturbance

图9 扰动下的电压

Fig. 9 Voltage under disturbance

图10 扰动下的有功功率

Fig. 10 Active power under disturbance

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