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 01 考虑资源聚合的微电网分层控制架构 02 分布式资源自主协同策略 事件触发机制设计 结语 1.背景与意义 1.1微电网 作为新型电力系统的重要组成部分，微电网得到了国家和地方政府的高度重视和支持，一系列政策相继出台推动微电网产业发展。 微电网的应用场景已经从初期阶段的偏远地区供电、海岛供电等应用场景，逐渐扩展到城市配电网扩容和升级、工业园区能源管理、电动汽车充电站等领域。 1.背景与意义 1.2微电网规模持续上升 2024年至2025年一季度，国内共有210个微电网项目并网，并网总规模为599.6MW/1597.54MWh。同时，单个微电网的规模也呈上升趋势。 对于较大规模的微电网，大量小容量分布式资源接入会增大调控维度，使得系统调控难度显著提升。 供能面积达37万平方米年用电量约4200万千瓦时光伏总容量1120千瓦充电桩173个储能系统总容量1440千瓦，12套 如何保证对天量分布式资源的高效灵活调控 1.背景与意义 1.3分布式资源聚合 思路：将大量具有相似以特性的分布式资源在调控层面进行聚合形成集群，确保集群内合理协调和集群对外行为可控可观 意义：微电网可以受益于分布式资源的整体行为无需关注其内部行为，将极大减轻系统层面的调控和通信负担。 背景与意义 考虑资源聚合的微电网分层控制架构 02 分布式资源自主协同策略 事件触发机制设计 结语 2.考虑资源聚合的微电网分层控制架构 2.1多时间尺度分层控制 微电网需要满足系统的可靠精准经济运行需求，不同时间尺度的多样化运行需求通过分层控制架构在不同控制层分别实现。 一次控制层实现功率平衡，强调时效性（无通信）；二三次控制层实现有功无功分配，强调准确性和经济性(有通信） 2.考虑资源聚合的微电网分层控制架构 2.2资源聚合下的分层控制设想 思路：在二次控制层，引入相似资源间通信交互，实现资源聚合形成集群，对下（一次）参与系统频率电压二次调节，对上（三次）形成聚合参数响应集群功率指令，减轻微电网系统控制器计算和通信负担。 实现：协同频率控制，协同电压控制，聚合参数协同估计，协同功率控制。 2.考虑资源聚合的微电网分层控制架构 2.3基于一致性理论的资源自主交互模式 问题：面对大量分布式资源，如何提升聚合的灵活性和可拓展性？ 多智能体一致性算法：复杂网络中的自治或半自治子系统（智能体）按照某种连接方式，相互传递信息，相互作用、相互影响，进而使多智能体的状态趋于一致。 解决方案：采用基于一致性理论的多资源自主交互模式，单元间点对点交换状态信息并调整自身状态，驱动全局状态达成一致，实现全局控制目标。 自主协同频率控制自主协同电压控制聚合参数自主估计自主协同功率控制 背景与意义 考虑资源聚合的微电网分层控制架构 分布式资源自主协同策略 事件触发机制设计 结语 3.分布式资源自主协同策略 3.1多资源自主协同频率控制 目标：仅一次控制层的频率下垂无法消除频率偏移。通过协同频率控制调动分布式资源的可调有功，恢复微电网频率，同时通过资源间自主交互，调整集群内出力分配。 实现：本地采集接入点频率，不同资源间交换内部状态变量，同时计入功率限制，形成对一次控制的有功功率指令值的修正量。 3.分布式资源自主协同策略 3.2多资源协同电压控制 目标：微电网不同接入点间电压固有存在偏差，不能简单将所有电压控制为统一值。在协同电压控制中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，进而实现对整体电压水平的控制。 实现：本地采集接入点电压，不同资源间交换其对平均电压的估计值，得到平均电压，进而形成对一次控制的无功功率指令值的修正量。 3.分布式资源自主协同策略 3.3多资源聚合参数动态估计 目标：资源集群需要对外呈现集群聚合参数，而集群聚合参数的获取依赖于个体状态信息的加权和求和等计算操作。采用多种类型观测器实现加权和求和操作。 实现：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。 3.分布式资源自主协同策略 3.4多资源自主协同功率控制 目标：集群需作为整体对外响应功率指令，对内根据资源间状态差异性合理分配。在协同功率控制中引入总和型观测器，估计集群总输出有功并进行调控。 实现：本地采集自身输出有功功率，不同资源间交换内部状态量，依次实现对集群总有功的调控和出力再分配，进而形成对有功功率指令值的修正量。 3.分布式资源自主协同策略 3.5自主协同经济分配 目标：微电网特性差异大的资源集群和大容量电源间需要在较长时间尺度上实现功率合理分配以达成经济运行。采用分布式优化算法，对全局/本地目标函数，全局/本地约束进行综合考虑。 实现：不同资源间交换状态信息，实现全局目标函数/约束，在此过程中叠加本地调整量，使其满足本地目标函数/约束，形成对集群和大容量电源的功率修正量。 背景与意义 考虑资源聚合的微电网分层控制架构 分布式资源自主协同策略 事件触发机制设计 结语 4.事件触发机制设计 4.1事件触发机制描述 区别于周期执行，事件触发下通信和计算过程仅在预设条件满足时激活，从而减少计算和通信负担。 问题：1.Zeno行为，即有限时间内发生无限次触发；2.算法鲁棒性和性能损失。 思路：基于周期采样数据的事件触发方案，在固定周期采样的基础上进行触发条件判断，从根本上避免了Zeno行为；采用定阅值的触发激活条件，性少量动态性能和精确度，确保算法可靠收敛，减少模型参数依赖。 4.事件触发机制设计国 4.2事件触发应用：以动态估计算法为例 目标：在总和型状态观测器中应用事件触发机制，减少通信和计算负担。 实现：选取通信状态变量偏差作为判断量，偏差大于给定國值作为触发条件。 背景与意义 01 考虑资源聚合的微电网分层控制架构 02 分布式资源自主协同策略 事件触发机制设计 结语 4.结语 将大量具有相似特性的分布式资源在调控层面进行聚合形成集群，确保集群内合理协调和集群对外行为可控可观，可使微电网可以受益于分布式资源的整体行为无需关注其内部行为，将极大减轻系统层面的调控和通信负担。 在聚合执行层面通过资源间交互，可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。 请各位专家批评指正