本文提出了一種基于對等稀疏網(wǎng)絡(luò)的分布式二次調(diào)節(jié)策略，該策略利用離散一致性算法，僅通過與鄰居節(jié)點(diǎn)間的有限通信實(shí)現(xiàn)分布式單元功率均分及系統(tǒng)平均電壓的調(diào)節(jié)。由于控制節(jié)點(diǎn)間完全對等，不存在中心控制器，增加了控制的可靠性及靈活性。

 

利用Matlab/Simulink搭建孤島型微電網(wǎng)，在JADE平臺上開發(fā)分布式二次調(diào)節(jié)策略，聯(lián)合仿真所提策略的有效性，并與已有集中式、自治式策略進(jìn)行對比。詳細(xì)分析通信延時(shí)對策略的影響，對通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，根據(jù)延時(shí)的抗干擾能力選擇最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

 

微電網(wǎng)是一種由分布式電源、儲能設(shè)備、可控負(fù)荷及電力電子變流器等構(gòu)成的局部電網(wǎng)，是智能電網(wǎng)的重要組成部分[1,2]。交流微電網(wǎng)的運(yùn)行模式可分為并網(wǎng)及孤島兩種，孤島運(yùn)行時(shí)，通常采用多臺分布式電源并聯(lián)運(yùn)行的方式來承擔(dān)負(fù)荷功率以提高系統(tǒng)的供電可靠性。但是，分布式電源間的功率分配及微電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓水平會影響系統(tǒng)運(yùn)行效率及電能質(zhì)量，因此孤島型微電網(wǎng)二次優(yōu)化調(diào)節(jié)問題受到了廣泛的關(guān)注。

 

下垂控制是實(shí)現(xiàn)分布式電源間功率自治分配的有效方法[3-6]。但是，由于線路阻抗分布不均，各節(jié)點(diǎn)電壓不同，傳統(tǒng)的基于P-f特性或P-V特性的下垂控制無法實(shí)現(xiàn)無功功率或有功功率的高精度分配。因此，通常采用二次調(diào)節(jié)的方法優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀況[7-14]。

 

目前，二次調(diào)節(jié)的架構(gòu)主要分為集中式和分散式兩種。傳統(tǒng)的集中式二次控制[7,8]常采用微電網(wǎng)中心控制器（MicroGridCenterController,MGCC）實(shí)現(xiàn)二次調(diào)節(jié)功能，由MGCC采集全網(wǎng)的運(yùn)行信息，經(jīng)優(yōu)化計(jì)算后向底層控制發(fā)送指令。

 

這種方法調(diào)節(jié)準(zhǔn)確度高，但控制速度低，數(shù)據(jù)通信量大，且存在中心節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)可靠性、可擴(kuò)展性差。文獻(xiàn)[9,10]提出了基于全網(wǎng)絡(luò)的反饋控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)二次調(diào)節(jié)，該方法雖無需中心節(jié)點(diǎn)，但每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需與其余節(jié)點(diǎn)通信，數(shù)據(jù)傳輸量大，通信鏈路故障會對系統(tǒng)的控制效果及穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

 

文獻(xiàn)[11,12]提出了基于虛擬阻抗的分散式控制方法，該方法無需通信線路，采用虛擬阻抗來平衡線路阻抗的影響，可靠性高，能滿足分布式電源“即插即用”的特性，但無法同時(shí)滿足功率分配精度及母線電壓要求。文獻(xiàn)[13]在底層和二級控制中引入了基于主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的連續(xù)一致性算法，實(shí)現(xiàn)了輸出功率的比例調(diào)節(jié)，但是主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)的存在削弱了系統(tǒng)的可靠性。文獻(xiàn)[14]提出一種基于公共母線電壓的分散式控制方法，實(shí)現(xiàn)了無功功率的準(zhǔn)確分配，但是只適用于存在公共母線的微電網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)用范圍受限。

 

基于稀疏對等網(wǎng)絡(luò)的分布式方法由于兼具集中和分散控制的優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛[15-20]。在集群控制方面，文獻(xiàn)[15]提出基于無中心控制器的光伏集群分布式協(xié)調(diào)策略實(shí)現(xiàn)光伏功率的均衡分配。文獻(xiàn)[16]提出基于一致性算法的微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法實(shí)現(xiàn)充放電損耗最小。

 

文獻(xiàn)[17]基于分布式算法實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)自適應(yīng)下垂控制策略，分析了系統(tǒng)的動態(tài)性能。在功率優(yōu)化方面，文獻(xiàn)[18]提出基于分布式原-對偶次梯度算法的虛擬電廠最優(yōu)調(diào)度策略。文獻(xiàn)[19]根據(jù)電動汽車充放電特性，提出基于無中心控制器的電動汽車最優(yōu)調(diào)度策略。

 

在配網(wǎng)無功優(yōu)化方面，文獻(xiàn)[20]提出基于分布式次梯度方法的分布式無功最優(yōu)調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)損耗最少。上述研究成果在理論上證明了分布式算法在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的可行性，但均忽略了通信延時(shí)、通信協(xié)議等實(shí)際因素，尚缺乏實(shí)際應(yīng)用的支撐。

 

本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，提出一種分布式二次優(yōu)化調(diào)節(jié)策略以解決線路阻抗帶來的功率分配不均及電壓下跌問題。該策略在原有下垂控制的基礎(chǔ)上增加無中心節(jié)點(diǎn)的對等稀疏網(wǎng)絡(luò)以實(shí)現(xiàn)二次調(diào)節(jié)。

 

本文首先分析線路阻抗對下垂控制的影響，其次闡述所提的分布式二次控制策略，仿真分析說明了策略的有效性及網(wǎng)絡(luò)延時(shí)對控制性能的影響。最后，根據(jù)不同目標(biāo)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化，針對延時(shí)的抗干擾能力選擇最優(yōu)拓?fù)洹?/div>