基于預(yù)測(cè)控制的微電網(wǎng)能量管理研究

協(xié)調(diào)利用微電網(wǎng)內(nèi)各種分布式能源，優(yōu)化能量在供電端與用戶端的流動(dòng)和分配，不僅要實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)電能的供求平衡，同時(shí)達(dá)到長(zhǎng)期?能量管理的問題控制行為分布式新能源隨機(jī)性供電端可控能源成本問題用戶端用電需求的動(dòng)態(tài)性用電需求的多樣性適用于復(fù)雜系統(tǒng)受物理約束限制高實(shí)時(shí)性要求控制行為分布式新能源隨機(jī)性供電端可控能源成本問題用戶端用電需求的動(dòng)態(tài)性用電需求的多樣性適用于復(fù)雜系統(tǒng)受物理約束限制高實(shí)時(shí)性要求考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性等多目標(biāo)自趨優(yōu)新能源的能量管理引入儲(chǔ)能設(shè)備的能量管理能量?jī)?yōu)化調(diào)度引入儲(chǔ)能設(shè)備的能量管理能量?jī)?yōu)化調(diào)度節(jié)約成本、提高能量利用效率單微電網(wǎng)混合類型用電負(fù)荷電源性負(fù)荷的能量管理/單種負(fù)荷用電管理節(jié)約成本、提高能量利用效率單微電網(wǎng)混合類型用電負(fù)荷電源性負(fù)荷的能量管理隨機(jī)性和不確定性問題能量管理峰值波動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備的充放電/新能源的隨機(jī)性隨機(jī)性和不確定性問題能量管理峰值波動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備的充放電1.能量?jī)?yōu)化流動(dòng)1.能量?jī)?yōu)化流動(dòng) 2.經(jīng)濟(jì)性、安全性、可靠性3.多目標(biāo)優(yōu)化一一集中式多微電網(wǎng)多微電網(wǎng)分布式分布式分層遞階式 新能源的隨機(jī)性不僅會(huì)影響分布式能源有效，而且會(huì)引起微電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性問題。針對(duì)新能源隨機(jī)性問題的研究,目前的研究現(xiàn)狀主要是工分為以下兩塊：①利用新能源供電的歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測(cè)模型，對(duì)未來短時(shí)間內(nèi)的輸出進(jìn)行預(yù)測(cè)②尋找能消弱或減小新能源隨機(jī)性帶來的干擾近期的工作主要是針對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)中能量管理問題提出分布式預(yù)測(cè)控制策略。多微電網(wǎng)系統(tǒng)是指多個(gè)微電網(wǎng)間通過能量的流動(dòng)和信息的交換，實(shí)現(xiàn)彼此間的協(xié)同工作而形成的一個(gè)大規(guī)模系統(tǒng)針對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)中能量管理問題提出分布式預(yù)測(cè)控制策略。通過多微電網(wǎng)間的協(xié)作策略來消弱新能源隨機(jī)性帶來的擾動(dòng)問題，采用預(yù)測(cè)控制算法處理控制行為的物理約束，使用分布式預(yù)測(cè)控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)優(yōu)化問題的分散求解，引入狀態(tài)壓縮不等式增強(qiáng)了算法的實(shí)時(shí)性 ifEef(k)-Eenew(k)>0,MicrogridMicrogrid1Microgrid3…MicrogridNUT多微電網(wǎng)示意圖renewjrenewj2.調(diào)節(jié)自身可控能源供電功率，優(yōu)化lEef(k)-Eenew(k)lErenew(k+1)-Eref(k+1)11a12La1N1A=a122a,B=犏b2N1aN2LaNNObN和模型（2）可描述成：))s.t.x(k+1)=Ax(k)+Bu(k).同時(shí)同時(shí)，為使模型更具有實(shí)際意義，我們考慮微電網(wǎng)間的通信存在一步延時(shí)。系統(tǒng)分散成多個(gè)子系統(tǒng)后，每個(gè)子系統(tǒng)問題描述為：i)Nui(ki)Nui(k)iQis.t.分布式預(yù)測(cè)控制的思想是為每個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的控制器，子系統(tǒng)通過彼此間的相互通信，獲得相互間的關(guān)聯(lián)信息，基于此已知信息獨(dú)立求解各自的優(yōu)化問題。不僅解決了集中控制在大規(guī)模系統(tǒng)控制時(shí)的帶寬和計(jì)算量約束問題，同時(shí)改善了分散預(yù)測(cè)控制全局性不好的問題另一方面另一方面，為滿足實(shí)際中對(duì)控制行為的實(shí)時(shí)性要求，我們?cè)诜植际筋A(yù)測(cè)控制優(yōu)化問題中引用了文[1]中的狀態(tài)壓縮不等式（6使算法具有更好實(shí)時(shí)性（6）[1](see[1](seeCamponogara.Eetal.(2002))todiscussthestabilityoftheproposedalgorithm.?SC-DMPC算法步驟步驟1：子系統(tǒng)間相互通信。每個(gè)子系統(tǒng)將各自上一時(shí)刻的優(yōu)化狀態(tài)Xi(k-1)發(fā)送給其它子系統(tǒng)，并接收來自其它子系統(tǒng)的信息Vj(k)步驟2：檢測(cè)各自當(dāng)前時(shí)刻的實(shí)際狀態(tài)xi(k),實(shí)際擾動(dòng)信息wi(k)以及l(fā)i(k)(其wik步驟3：每個(gè)子系統(tǒng)并行地求解各自的優(yōu)化問題（5）步驟5：將求解的最優(yōu)控制律作用到各自系統(tǒng)中。令K=K+1，滾動(dòng)移位時(shí)域到下一時(shí)刻,返回步驟1?可行性分析定理1：對(duì)于（5）所描述的系統(tǒng)，若在K時(shí)刻，針對(duì)每一個(gè)子系統(tǒng)i，均存在一個(gè)ui(k)使得eN}.?穩(wěn)定性證明定理2：將描述的分布式預(yù)測(cè)控制算法應(yīng)用于（5）所描述的系統(tǒng)中，若收斂，則系統(tǒng)閉環(huán)漸近穩(wěn)定。其中，0a12La1NN1aN2L0?SC-DMPC與DMPC實(shí)時(shí)性比較模型和數(shù)據(jù)初始狀態(tài)：xx仿真結(jié)果?算法應(yīng)用的仿真?仿真結(jié)果近期工作主要是針對(duì)多微電網(wǎng)系統(tǒng)中能量?jī)?yōu)化管理進(jìn)行研究，下一步的工作考慮從以下兩個(gè)角度進(jìn)行思想與研究：I.I.在多微電網(wǎng)系統(tǒng)中考慮