為有效增強直流微網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性及其經(jīng)濟運行能力,基于模型預(yù)測控制理論,提出了一種直流微網(wǎng)混合儲能系統(tǒng)（HESS）優(yōu)化控制策略。根據(jù)超級電容與蓄電池的特性、系統(tǒng)安全工作需求及各種約束條件,建立含混合儲能直流微網(wǎng)的預(yù)測模型。通過定義其優(yōu)化指標,設(shè)計能量優(yōu)化管理策略,并將其轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問題進行求解,實現(xiàn)了直流微網(wǎng)中功率的合理調(diào)度。此外,提出了系統(tǒng)脫離約束情況下的功率控制方法。仿真實驗驗證了所提優(yōu)化管理策略的可行性和有效性。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2020,48(16)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

直流微網(wǎng)結(jié)構(gòu)

(6)2)充放電功率約束UCminUCUCmaxBminBBmaxGminGGmax()()()PPkikPPPkikPPPkikP(7)3)荷電狀態(tài)約束UCminUCUCmaxBminBBmax()()SOCSOCkikSOCSOCSOCkikSOC(8)3能量管理策略3.1模型預(yù)測控制滾動優(yōu)化MPC主要結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括預(yù)測模型、滾動優(yōu)化和反饋校正三個部分[22]，其最主要特征為滾動優(yōu)化。滾動優(yōu)化過程即綜合利用歷史信息及模型信息，對目標函數(shù)進行滾動優(yōu)化，并根據(jù)實際輸出對預(yù)測模型進行修正[23]。圖2模型預(yù)測控制原理Fig.2Principleofmodelpredictivecontrol選取各采樣時刻的預(yù)測輸出y(k)和參考軌跡r(k)的偏差作為模型預(yù)測優(yōu)化問題的控制目標，MPC優(yōu)化模型為21min(()())NiJrkikykikQ(9)s.t.minmaxminmaxminmax()0,1,,1()0,1,,1()1,2,,uuuukikuiNuukikuiNyykikyiN(10)式中，k0,1,2；Q為預(yù)測輸出誤差的正定加權(quán)系數(shù)矩陣；r(kik)、y(kik)為當前采樣時刻k在ki時刻的期望輸出值和預(yù)測輸出值；maxu、minu、maxu、minu、maxy、miny分別為控制變量增量、控制變量、輸出變量的上下限；uN為控制步長，N為預(yù)測步長，且uNN。3.2二次規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為了方便求解MPC優(yōu)化問題，采用文獻[24]方法將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為二次規(guī)劃問題的形式。首先定義向量

-74-電力系統(tǒng)保護與控制圖7風(fēng)電場系統(tǒng)運行功率Fig.7Operatingpowerofwindfarmsystem圖8混合儲能系統(tǒng)狀態(tài)Fig.8StateofHESS5結(jié)論本文將模型預(yù)測控制方法應(yīng)用于直流微網(wǎng)系統(tǒng)，提出了一種優(yōu)化能量管理策略，并額外考慮了算法無解時的解決方法。MPC算法引入動態(tài)變化的參考軌跡，通過轉(zhuǎn)化為便于求解的二次規(guī)劃形式獲得最優(yōu)功率控制序列，在維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時實現(xiàn)HESS的優(yōu)化控制�？紤]到系統(tǒng)脫離約束，算法無解的情況，對HESS狀態(tài)進行分類并提出相應(yīng)的功率分配方法，使系統(tǒng)繼續(xù)根據(jù)所設(shè)控制目標運行�；趯嶒炘O(shè)計凈負荷數(shù)據(jù)和風(fēng)電場實際凈負荷數(shù)據(jù)的仿真實驗結(jié)果表明，該控制策略可行且有效，具有較高的實際應(yīng)用價值。參考文獻[1]ELLINGWOODK,SAFDARNEJADS,KOVACSH,etal.Analysingthebenefitsofhybridisationandstorageinahybridsolargasturbineplant[J].InternationalJournalofSustainableEnergy,2019,38(10):937-965.[2]MAGDYG,MOHAMEDEA,SHABIBG.Microgriddynamicsecurityconsideringhighpenetrationofrenewableenergy[J].ProtectionandControlofModernPowerSystems,2018,3(3):236-246.DOI:10.1186/s41601-018-0093-1.[3]丁明,史盛亮,劉新宇,等.交直流混合微網(wǎng)優(yōu)化配置研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2018,46(14):17-25.DINGMing,SHIShengliang,LIUXinyu,etal.StudyofoptimalconfigurationofahybridAC/DCmicrogrid[J].PowerSystemProtectionandControl,2018,46(14):17-25.[4]NOORS,YANGWentao,GUOMiao,etal.Energydemandsidemanagementwithinmicro-gridnetworksenhancedbyblockchain[J].AppliedEnergy,2018,228:1385-1398.[5]伍文華,陳燕東,羅安,等.一種直流微網(wǎng)

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本文編號：3308054