摘要：随着社会的发展，我国的电力工程的发展也越来越迅速，人们的生活水平也有了很大的进步。微电网(microgrid,MG)是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统.在控制技术与能量管理技术日益成熟的背景下,微电网已经逐步成为分布式发电的网络结构必然趋势.微电网作为集成分布式电源的解决方案,有效将数量庞大而种类不同、分散接入的分布式电源以集成的形式接入配电网,已经成为电力行业的研究热点.
关键词：极限动态规划算法；微电网一体化调度；控制
引言
随着电力电子技术的发展,微电网已成为分布式发电的必然趋势.传统的多时间尺度控制策略之间的配合使用已经很难同时满足高品质频率稳定控制和经济调度的要求.为解决此问题,本文提出极限动态规划算法.所提算法以自适应动态规划算法为框架,以极限学习机作为其评价模块、模型模块、执行模块、预测模块的内核.基于所提算法的微电网一体化调控控制器能替代传统模式下“下垂控制+自动发电控制+经济调度”多时间尺度控制组合策略.最后,为验证所提算法的有效性,在5个节点的微电网模型进行仿真,结果验证了所提极限动态规划算法的可行性和有效性.
1重要性分析
微网中存在大量通过逆变器接口接入微电网的分布式电源(distributedgeneration,DG),在本文提及的分布式电源指的是可控电源,如微型燃气轮机、燃料电池等.相对于传统电网的直流发电机而言,分布式电源属于小惯性电源,且可再生能源电源具有较大间歇性和不确定性,这将导致微电网的电压频率处于不稳定的状态.同时由于分布式能源的多元化,微电网电能质量的控制问题日益突出.传统模式下,微电网的控制策略一般采用分层控制方案,形成“下垂控制+自动发电控制+经济调度”的3层控制组合策略.针对微电网调频问题,国内外研究算法通常采用发电功率分配(generationcommandsdispatch,GCD)优化算法,即采用优化算法将PID控制算法发电控制指令分配到各个微电源,优化算法包括经典的遗传算法(geneticalgorithm,GA)、粒子群算法(particleswarmoptimization,PSO)等.分层控制策略存在一定的配合使用问题,控制算法以降低频率偏差为目标,而优化算法以降低经济成本为目标.两者的结合结果是重视控制算法的效果而忽略了经济效益,且由于预测发电量与负荷情况的偏差,可能导致发电计划和负荷的不平衡,从而导致在下垂控制和自动发电控制之后分布式发电的不经济性.针对此问题,有必要将微电网的3层控制集中到统一的控制平台,即形成一个集成的一体化控制体系.控制与优化一体化算法,但其结构由于深度神经网络的存在,精度与学习速度仍然无法兼顾.EDP的训练时间远小于传统的BP和DNN所需训练时间,在此基础上可以实现线上更新,即在运行过程中将系统实际运行数据作为新样本,对EDP参数在线学习微调.通过Simulink仿真,所提EDP算法对微电网系统有效提高了运行稳定性和经济性,从上述仿真结果可以看出:1)针对微电网系统的发电控制问题,所提EDP算法可以有效降低频率偏差,理想条件下频率偏差应为0;2)与其他算法相比,所提EDP算法所需的计算步数极少,且实际计算时间少,能满足自动发电指令周期的要求;3)因极限学习机的加入,所提EDP算法比传统ADP算法所需学习时间少;4)所提EDP算法能一次性输出多个指令,实现传统“下垂控制+经济调度”的目标,实际计算时间短,收敛性强,适合作为微电网控制与调度算法.
2储能微电网系统模型
2.1微电网结构
本文研究的是微电网模型下复合储能的调度问题。微电网主要由复合储能元件和光伏元件组成，既可以解决分布式发电问题，同时提高了系统稳定性，提高了经济效益。
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2.2复合储能结构
储能形式多种多样，蓄电池是分布式电源中应用最为广泛，技术最为成熟，容量也比较大，储能过程比较稳定的储能方式。超级电容器维护工作量小，可靠性高，充放电速度快，循环寿命长，但是超级电容器价格贵，容量小，不适用于长期储能的情况。
根据蓄电池与超级电容器特点，这两种储能系统可以相互配合，同时应用，可以大规模应用到电力系统中，获得更好的储能效果与经济效益。
3电网安全生产管理重要性以及其决定因素
虽然我国的电网安全生产经过多年的探索，取得了一定的成就，但是随着时代的发展，新的问题又暴露了出来。影响电网安全的因素较多，站在电网企业的角度，主要体现在以下两个方面：其一，电网企业的外部因素，其二，电网企业的内部企业。根据国内发生的纵多的安全事故来看，细节的忽视很容易出现安全施工。加强电网安全生产管理主要是由于：电网的安全稳定破坏有很大的危害性、电网生产安全管理工作繁重、电网事故发生的时间短暂等决定的。
3.1电网安全稳定破坏有很大危害性
电网的稳定性遭到破坏的时候，其影响的范围比较广，往往会对区域性的经济发展带来极大的阻碍，使得电网企业蒙受损失。保障电网的安全稳定运行，不仅仅是电网企业的事情，同时也是全社会需要关心和支持的，因为电网安全稳定破坏有很大的危害性，一旦出现问题，会造成很大的损失，所以建立电网生产安全管理体系是必要的。
3.2电网生产安全管理工作繁重
电网安全生产包括的内容较多，理论性和操作性都很强，从目前的情况来看，仅仅依靠电网企业投入人力物力进行电网生产安全管理，还显得能力不足，主要是因为：其一，电网安全生产管理内容较为广泛，其涉及到输、变、配、用等多个环节，其中任何环节出现问题，都将影响到电网的安全稳定；其二，电网覆盖的区域广，进行电网巡查的难度较大，而且我国的地形多变，在三区巡查的难度非常的大；其三，电网部门不能够行驶执法权，在电力设施的保护方面，需要相关部门的大量配合。因为电网生产安全管理工作的繁重，仅仅依靠电力企业的资源的投入是不够的，这也给完善生产安全管理体系带来了很大的难度。
结语
针对微电网控制与调度组合策略问题,本文设计了“一体化调度与控制”框架(integrateddispatchandcontrol,IDC),并提出了极限动态规划算法(extremedynamicprogramming,EDP).本文搭建了5个节点的微电网系统,并进行了基于所提IDC控制器的系统仿真,通过仿真对比说明所提EDP算法具有可行性和有效性.所提IDC框架和EDP算法的主要优势为1)所提EDP算法实现了“下垂控制与经济调度”配合使用的功能,其效果优于配合使用的效果.且由于极限学习机的加入,大大提高了其预学习的速度.2)虽然所提算法需要离线学习,但在运行过程中,该算法不断通过在线学习微调,不断增强算法对系统的预测能力和决策能力,从而获得更好的控制效果,避免了组合算法的缺点.EDP算法在提高计算速度上有其独特的结构优势,但由于需要动作的离散化,使得控制的精度仍有提升空间,笔者正尝试将迁移学习融入动态规划,或采用线性化值函数的方法,进一步提高其性能.
参考文献
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论文作者:丁明耀
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：电网论文; 算法论文; 分布式论文; 电源论文; 储能论文; 系统论文; 经济论文; 《电力设备》2019年第11期论文;