- 頭條中壓配電網多目標分布式優化控制策略2021-03-26 作者：樂健 王曹 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語武漢大學電氣與自動化學院的研究人員樂健、王曹、李星銳、周謙，在2019年第23期《電工技術學報》上撰文，基于分布式電源分組合作的模式，設計了適用于中壓配電網的多目標分布式優化控制策略，為實現高滲透率分布式電源接入的中壓配電網分布式優化控制提供了技術參考。
高滲透率分布式電源接入運行是中壓配電網發展的必然趨勢。傳統基于數據采集與監視控制（Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA）系統的集中控制模式在實現配電網控制和優化的過程中需采集和處理大量信息，存在通信和計算壓力大、可靠性不高等問題，特別是無法提供足夠的可擴展性和即插即用性以滿足高滲透率分布式電源接入控制的需求。
自20世紀90年代以來，分布式優化控制理論得到了廣泛研究，并在各個工程領域展開了大量實際應用，例如無人機編隊和機器人協同控制。常用的分布式控制算法包括任務分解法和一致性收斂算法。一致性收斂算法中的各參與對象通過局部通信網絡獲取自身以及鄰近對象的狀態信息來控制自身狀態的更新，使得各對象狀態最終收斂至一致，應用一致性收斂算法的分布式控制也被稱為分布式協同控制。
- 有學者系統性地研究了帶有通信時延、切換拓撲、牽制控制和量化數據情況下的多智能體系統漸近時間一致性問題。
- 有學者提出了線性和非線性分布式協調控制器，使得多智能體系統實現加權平均一致性，并證明了網絡的連通性是系統達到一致的關鍵。
- 有學者說明了基于一致性協議的分布式協同控制算法可利用有限信息使各分布式發電單元收斂到同一狀態值，且具有即插即用和可擴展性。
為應對分布式電源接入日益增多的局面，分布式控制在電力系統中也逐漸得到關注，主要集中于電力系統經濟調度、虛擬發電廠功率控制及微電網頻頻率控制等方面，在配電網電能質量控制中的應用較少涉及。
- 針對中低壓配電網的電壓控制，有學者研究了通過調整光伏并網有功出力進行電壓控制的策略，以解決下垂控制在孤島運行時的有差調節問題，但該控制策略將影響并網穩態運行情況下功率控制效果。
- 有學者分別提出了針對低壓微網節點電壓控制的新型下垂控制方法，并采用基于坐標旋轉的虛擬功率控制策略實現了功率的解耦控制，但這些方法均屬本地分散式控制，僅利用局部信息時控制效果欠佳。
- 有學者進行了基于分布式電源（Distributed Generations, DG）合作的控制方法應用，闡述了通過合作式控制實現DG設定目標的機理，但其實現方式為分層控制，不屬于完全意義上的分布式控制。
- 有學者提出了分組合作式的分布式優化方法，以解決微網中DG最優出力問題，并通過調節DG無功出力來控制節點電壓。但領導者節點在傳遞一致性變量的同時，也需傳遞一致性變量的變化量參考值，不符合一致性算法的原理和分布式控制的要求。
- 有學者提出基于目標函數梯度信息的分組分布式優化策略，通過調節微網中DG的無功出力實現對節點電壓的控制，但未給出梯度增益系數的整定方法，且還需傳遞一致性變量的變化量參考值。
中低壓配電網的一個顯著特征是線路R/X較高。文獻[21]指出，對于R/X較大的系統，節點電壓對節點注入有功功率的靈敏度將大于節點電壓對注入無功功率的靈敏度。在線路R/X較高的情況下，無功調節對節點電壓的影響甚微，且無功調節可能造成網損的增加。此時采用有功功率進行節點電壓控制才可獲得較好的控制效果。
武漢大學電氣與自動化學院的研究人員樂健、王曹、李星銳、周謙，在2019年第23期《電工技術學報》上撰文提出了基于分布式電源分組合作的思路，采用分布式控制模式實現了中壓配電網多目標優化控制。首先給出了配電網多目標分布式優化控制的系統框架，針對中壓配電網R/X較大的實際，提出調節分布式電源有功出力來控制節點電壓的方法。以功率利用率為一致性變量，給出了分組實現節點電壓控制、配電網有功和無功功率控制的分布式優化控制算法，并對算法參數進行了整定。通過IEEE33節點系統的算例驗證了本文方法的正確性和有效性。
仿真結果表明，該算法不僅可控制若干重要節點的電壓，實現配電網全局電壓良好的分布，同時還可實現有功、無功功率的控制，使得配電網與上級電網交換的有功和無功功率保持為設定值，在負荷突變時本文算法也具有良好的收斂性能，具有較強的魯棒性。
圖1 基于DG分組的配電網結構
圖2 多目標分布式優化控制算法流程
