考虑分布式资源聚合的微电网分层协同控制策略

背景与意义

微电网作为新型电力系统的重要组成部分，得到国家和地方政府的高度重视，应用场景从偏远地区供电扩展至城市配电网、工业园区等领域。2024年至2025年一季度，国内共有210个微电网项目并网，总规模达599.6MW/1597.54MWh，单个微电网规模呈上升趋势。大量小容量分布式资源接入增大调控维度，系统调控难度显著提升。通过将具有相似特性的分布式资源在调控层面聚合形成集群，微电网可受益于整体行为，减轻系统层面的调控和通信负担。

考虑资源聚合的微电网分层控制架构

微电网采用多时间尺度分层控制架构，一次控制层实现功率平衡，二三次控制层实现有功无功分配。针对资源聚合，二次控制层引入相似资源间通信交互，形成集群，对下参与频率电压二次调节，对上形成聚合参数响应集群功率指令，减轻系统控制器负担。基于一致性理论的多资源自主交互模式，通过单元间点对点交换状态信息，驱动全局状态达成一致，实现全局控制目标。

分布式资源自主协同策略

1. 多资源自主协同频率控制：通过协同频率控制调动分布式资源可调有功恢复微电网频率，并通过资源间自主交互调整集群内出力分配。本地采集接入点频率，交换内部状态变量并计入功率限制，形成对一次控制有功功率指令值的修正量。
2. 多资源协同电压控制：引入平均型状态观测器，通过资源间自主交互估计平均电压，实现对整体电压水平的控制。本地采集接入点电压，交换对平均电压的估计值，形成对一次控制无功功率指令值的修正量。
3. 多资源聚合参数动态估计：设计加权型状态观测器和总和型状态观测器，得到集群内所有资源的加权信息和总和信息的估计值，进一步形成集群聚合参数。
4. 多资源自主协同功率控制：引入总和型观测器，估计集群总输出有功并进行调控。本地采集自身输出有功功率，交换内部状态量，依次实现对集群总有功的调控和出力再分配，形成对有功功率指令值的修正量。
5. 自主协同经济分配：采用分布式优化算法，综合考虑全局/本地目标函数和约束，通过资源间交换状态信息，实现全局目标，并叠加本地调整量，形成对集群和大容量电源的功率修正量。

事件触发机制设计

事件触发机制下，通信和计算过程仅在预设条件满足时激活，减少计算和通信负担。基于周期采样数据的事件触发方案，固定周期采样基础上进行触发条件判断，避免Zeno行为。采用定阅值的触发激活条件，确保算法可靠收敛，减少模型参数依赖。以动态估计算法为例，选取通信状态变量偏差作为判断量，偏差大于给定阈值作为触发条件。

结语

通过资源聚合形成集群，微电网可受益于分布式资源的整体行为，减轻系统层面的调控和通信负担。聚合执行层面通过资源间交互，实现自主协同频率控制、电压控制、聚合参数估计和功率控制等功能。事件触发机制可有效降低计算和通信负担，但需权衡算法的鲁棒性和性能衰减。