一种直流微电网经济优化预测控制方法及系统

本发明属于电网控制，尤其涉及一种直流微电网经济优化预测控制方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、直流微电网存在完整的“发输变配用”环节，且对这五大环节存在不同的经济考量，因此直流微电网具有如下几种经济优化目标：(1)设备运行寿命最长；(2)系统网损最小；(3)系统耗量最小；(4)系统输电费用最小；(5)微电网日运行成本最小等。

3、通常微电网的经济优化调度时间尺度较大，少则5min-10min，多则几小时几天；然而上述目标中设备运行寿命最长、系统网损最小、系统耗量最小这三种目标，不依赖于电力市场、电力消费等环节，其时间尺度应远远小于输电费用、日运行成本等目标，因此将其同时归于直流微电网的同一层控制是不合理的。

4、现有技术虽然对直流微电网经济优化目标的研究相对较为丰富，但是各研究所提方法之间相对较为割裂，一般是分别基于功率均分、等耗量微增率和网损最优化实现经济优化目标，但对于直流微电网这种工况复杂多变的系统，明显缺乏一个统一、有效、简单的控制架构，涵盖不同运行工况下经济优化目标，来实现快速经济优化控制。

5、传统的耗量最小优化控制均基于等耗量微增率原理，通过与相邻节点的比较使得各节点耗量微增率一致，该方法可有效实现耗量优化控制，然而该方法无论是电压调节还是功率调节均基于p i控制器，首先参数整定过程复杂，其次响应速度有限，不利于多种经济目标快速灵活的切换。传统的网损最小优化控制通常在下垂控制中引入了频率偏移量作为调节量，通过网络传输损耗的变化率自适应地在多个机组之间依次产生频率偏移量，从而实现网损优化，然而该方法并未考虑到全局电压调控，对全局优化能力有限。

6、因此，现有技术无法涵盖不同运行工况下经济优化目标，无法对直流微电网进行快速、全局优化控制。

技术实现思路

1、为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种直流微电网经济优化预测控制方法及系统，实现了直流微电网系统耗量与网损的全局优化，提高了系统经济优化速度。

2、为实现上述目的，本发明的一个或多个实施例提供了如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种直流微电网经济优化预测控制方法。

4、一种直流微电网经济优化预测控制方法，应用于若干台电力电子装备以节点单元形式接入的直流微电网，包括：

5、获取待控制的直流微电网的拓扑结构；

6、基于拓扑结构，定义兼顾经济运行模式的多目标预测控制模型；

7、对多目标预测控制模型进行求解，得到最优的预测控制策略，对直流微电网进行经济优化预测控制；

8、其中，所述多目标预测控制模型，分别以功率均分、耗量最优、网损最优为多目标，通过权重因子进行协同控制。

9、进一步的，所述直流微电网的拓扑结构为各个电力电子装备通过变换器接入直流母线，其中，所述电力电子装备包括分布式电源、储能设备与负荷。

10、进一步的，所述多目标预测控制模型，通过功率分配项、耗量惩罚项和网损惩罚项这三个权重因子，对功率均分、耗量最优、网损最优的多目标进行协同控制。

11、进一步的，所述功率均分，采用分式模型预测协同控制策略，具体为：

12、通过对直流母线平均电压模型、功率预测模型以及直流微电网预测控制代价函数联立滚动优化，得出当前最优控制量，最终通过积分环节得出累计作用量，作为下垂控制的截距补偿量；同时通过控制不同节点变流器的下垂控制中的斜率，实现直流微电网功率均分。

13、进一步的，所述耗量最优，基于直流微电网中等耗量微增率原则，以耗量最小为目标，定义预测控制中的控制代价总量目标，通过优化求解，得出当前最优控制量。

14、进一步的，所述网损最优，基于直流微电网中等网损微增率原则，依据各个节点的线路电阻值，以网损最小为目标，定义预测控制中的控制代价总量目标，通过优化求解，得出当前最优控制量。

15、进一步的，所述线路电阻值，通过阶跃信号的注入，进行全线路的电阻辨识。

16、本发明第二方面提供了一种直流微电网经济优化预测控制系统。

17、一种直流微电网经济优化预测控制系统，应用于若干台电力电子装备以节点单元形式接入的直流微电网，包括获取模块、定义模块和求解模块：

18、获取模块，被配置为：获取待控制的直流微电网的拓扑结构；

19、定义模块，被配置为：基于拓扑结构，定义兼顾经济运行模式的多目标预测控制模型；

20、求解模块，被配置为：对多目标预测控制模型进行求解，得到最优的预测控制策略，对直流微电网进行经济优化预测控制；

21、其中，所述多目标预测控制模型，分别以功率均分、耗量最优、网损最优为多目标，通过权重因子进行协同控制。

22、本发明第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法中的步骤。

23、本发明第四方面提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方面所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法中的步骤。

24、以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：

25、针对直流微电网经济优化速度慢、协同控制框架不合理的问题，本发明提出了一种直流微电网经济优化预测控制方案，以分布式模型预测控制架构为基础，兼顾功率均分、耗量最优、网损最优的多目标，顺承其较快的动态响应速度，实现了直流微电网系统耗量与网损的全局优化，提高了系统经济优化速度。

26、本发明根据系统目标、约束构建相关拉格朗日函数，分别介绍与提出了直流微电网中的等耗量微增率原理与等网损微增率原理；构建了直流微电网耗量微增率和网损微增率的预测模型，通过耗量微增率的预测值和网损微增率的预测值，对直流微电网进行经济运行优化控制；同时创新性提出了一种直流微电网线路电阻辨识方法，实现较小扰动下的高品质线路电阻辨识；进而提出一种兼顾功率均分、耗量最优、网损最优的直流微电网经济运行方法。

27、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

1.一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，应用于若干台电力电子装备以节点单元形式接入的直流微电网，包括：

2.如权利要求1所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，所述直流微电网的拓扑结构为各个电力电子装备通过变换器接入直流母线，其中，所述电力电子装备包括分布式电源、储能设备与负荷。

3.如权利要求1所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，所述多目标预测控制模型，通过功率分配项、耗量惩罚项和网损惩罚项这三个权重因子，对功率均分、耗量最优、网损最优的多目标进行协同控制。

4.如权利要求3所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，所述功率均分，采用分式模型预测协同控制策略，具体为：

5.如权利要求3所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，所述耗量最优，基于直流微电网中等耗量微增率原则，以耗量最小为目标，定义预测控制中的控制代价总量目标，通过优化求解，得出当前最优控制量。

6.如权利要求3所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，所述网损最优，基于直流微电网中等网损微增率原则，依据各个节点的线路电阻值，以网损最小为目标，定义预测控制中的控制代价总量目标，通过优化求解，得出当前最优控制量。

7.如权利要求6所述的一种直流微电网经济优化预测控制方法，其特征在于，所述线路电阻值，通过阶跃信号的注入，进行全线路的电阻辨识。

8.一种直流微电网经济优化预测控制系统，其特征在于，应用于若干台电力电子装备以节点单元形式接入的直流微电网，包括获取模块、定义模块和求解模块：

9.一种电子设备，其特征是，包括：

10.一种存储介质，其特征是，非暂时性地存储计算机可读指令，其中，当所述计算机可读指令由计算机执行时，执行权利要求1-7任一项所述的方法。