基于一致性算法的微电网分布式经济调度及其通信噪声研究

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随着传统能源的逐渐枯竭以及环境的急剧恶化,如何有效提升电能的环保性和经济性成为了亟待解决的问题。由此集成了分布式发电技术的接入终端—微电网系统应运而生。经济调度是微电网运行中的一个基本问题,在微电网的调度环节中,需要保证在系统安全稳定运行的前提下,合理配置发电单元出力,尽可能发挥分布式能源的最大经济效益,使目标微电网运行的社会福利最大化或发电成本最低。传统的电力系统集中式调度需要建设硬件水平较高的通信网络,其调度中心中央处理器计算量较大、建设成本较高、对通信硬件条件要求苛刻,因此可能会导致经济调度系统产生一定的稳定性问题,并不完全适用于微电网情况下的经济调度运行。针对以上问题,分布式的经济调度模式顺势成为当前的一个研究热点。分布式的经济调度模式能够大幅减少调度系统服务器运算负担、有效克服调度通信系统的单点故障问题同时,能有效保护发电单元隐私。但在面对算法全场景模块微网应用、通信噪声干扰等方面,分布式的经济调度模式研究还有许多亟待解决的问题。针对上述背景,本文基于分布式一致性算法对微电网的经济调度进行深入研究,主要工作如下:①针对包含可再生能源发电单元、常规发电单元、储能单元的微电网经济调度问题,计及了线路传输损耗,以微电网发电成本最低为最优化目标函数,提出了本文第一种完全分布式的微电网经济调度模型。该算法具有每一迭代时步都能实现功率供需平衡的特点,因此无需考虑迭代过程中的功率失衡问题。通过多组仿真实验,验证了本经济调度模型能在多种应用场景下可靠实现微电网发电成本最低的最优化目标。②以①中所述的微电网能源系统为研究对象,计及线路传输损耗的同时计及了柔性负荷的调节作用,以实现微电网用电效益最大化为目标函数提出了本文第二种完全分布式的微电网经济调度模型。提出的负荷集概念使第二种经济调度模型实现了负荷侧信息的分布式监测及功率偏差的分布式调节,进一步减少了经济调度算法中需要集中处理的数据量;同时本算法经过较少的迭代次数即可使各智能体获得使微电网用电效益最大时的功率分配值,因此避免了迭代时间过长的问题。最后通过两种不同规模的微电网模型验证了该算法在不同应用场景下的收敛性与鲁棒性。③针对提出的第二种经济调度模型的调度通信环境可能产生通信噪声的问题,推导了附加噪声干扰后的算法迭代公式,并在算法中添加了一致性增益函数,用附加增益函数方式对干扰进行有效抑制。首先通过多次仿真实验,模拟了微电网最优经济调度模型中通信噪声对调度信息的干扰规律,其次对配置不同延迟系数增益函数的经济调度模型,在不同噪声强度环境下进行样本量充足的重复实验,找到了延迟系数的最优配置点,最后总结出了如何在不同噪声环境下有效配置延迟系数的规律,为经济调度模型的噪声抑制研究提供了有效借鉴。本文基于MATLAB建模仿真分析上述研究内容,基于IEEE-30母线系统及IEEE-57母线系统,验证了研究内容中所述微电网经济调度模型的可靠性与有效性,并对噪声干扰控制进行仿真实验。
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