一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法技术方案

一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，所述微电网系统包括储能电池、变换器及与变换器相应的控制器，包括以下步骤：采集微电网系统中的电流和功率参数数据；利用参数数据基于功率公式，构建微电网系统的目标函数；利用拉格朗日乘数法构造目标函数的拉格朗日函数；在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解；将所述最优解中包含的功率数据赋予家庭微电网系统中的控制器，从而控制微电网系统变换器的有功功率。本发明专利技术有效的解决了集中式控制中存在的问题，提高了系统的控制性能，且利于微网实现即插即用。

A Distributed Microgrid System Operation Method Based on Gossip Algorithms

A distributed microgrid system operation method based on Gossip algorithm is presented. The microgrid system includes energy storage battery, converter and controller corresponding to the converter. It includes the following steps: collecting current and power parameter data in microgrid system; constructing objective function of microgrid system based on power formula by using parameter data; and constructing objective by using Lagrange multiplier method. Lagrange function of the function; under the necessary condition of the existence of Lagrange extremum, Gossip algorithm is used to obtain the minimum value of the objective function and the optimal solution; the power data contained in the optimal solution is given to the controller in the household microgrid system to control the active power of the converter in the microgrid system. The invention effectively solves the problems existing in the centralized control, improves the control performance of the system, and is conducive to the realization of plug and play in the microgrid.

【技术实现步骤摘要】
一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法
本专利技术涉及微电网
，具体涉及了一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法。
技术介绍
随着新能源的大量并网，发展利用可再生能源已成为共识。而新能源的大力发展将对市电造成冲击，其间歇性和不可预测性将对市电造成冲击，并且严重影响电能供需平衡和电能质量。主网为保证自身稳定运行对新能源发电采取严格限制的方式，从而出现弃风弃光等现象，造成能源浪费。传统的控制方法一般采用集中式优化方法来解决微电网系统控制问题，集中式优化方法利用中央控制器统一收发调度指令，来实现全网优化运行。然而这种控制方式需要高昂且庞大的通信网络作为支撑，大大增加了通信成本，中央处理器需要处理大量数据，因而使得整个系统的扩展性和稳定性较差。传统微电网的运行方法一般以运行成本及污染物治理成本最小为目标，无法实现微电网对上级电网呈现纯阻性和分时恒功率以及新能源100％并网。因此在传统运行方式下，新能源利用率不足并且微电网对上级电网造成冲击，严重影响电能供需平衡和电能质量，对上级电网造成污染，降低了电网可靠性。
技术实现思路
本专利技术目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供了一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，以解决新能源利用率不足和微电网系统对上级电网造成冲击的问题，保证电能供需平衡和电能质量。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，所述微电网系统包括储能电池、变换器及与变换器相应的控制器，包括以下步骤：采集微电网系统中的电流和功率参数数据；利用参数数据基于功率公式，构建微电网系统的目标函数；利用拉格朗日乘数法构造目标函数的拉格朗日函数；在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解；将所述最优解中包含的功率数据赋予家庭微电网系统中的控制器，从而控制微电网系统变换器的有功功率。由上可知，本专利技术利用Gossip算法，针对家庭微电网系统中以家庭非敏感型负载作为需求侧资源，构建了考虑需求侧响应的智能家庭微电网系统优化模型，将需求侧资源与供应侧资源同等对待，该策略不需要额外增加中央控制器，仅需通过相邻变换器之间交换各自信息来实现微网优化运行，本专利技术有效的解决了集中式控制中存在的问题，提高了系统的控制性能，且利于微网实现即插即用。作为本专利技术的一种改进，所述微电网系统的目标函数为：式中Pi表示第i个控制器的有功功率参考值，αi，βi，γi分别为各变换器的功耗系数，为实现新能源的完全利用及整个微电网系统呈现纯阻性和分时恒功率，所述微电网系统满足以下条件：Pmaxv-Pv＝0，其中，Pmaxv为光伏输出最大功率，Pv为光伏输出实际功率，Qi为微电网系统的无功功率，PLD为微电网系统中储能电池的供电功率，Ni为分段函数，作为本专利技术的一种改进，所述步骤“利用拉格朗日乘数法构造目标函数的拉格朗日函数”，拉格朗日函数为：其中，μ为拉格朗日算子。作为本专利技术的一种改进，所述步骤“在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解”包括以下子步骤：在拉格朗日极值存在的必要条件下，当拉格朗日函数成立时得到下式：当每个变换器的功率损耗函数对各自负荷调节功率的偏微分导数相等时，目标函数Fi的和有最小值，可得到下式：对式(2)和(3)进行若干次Gossip迭代，直到各μi值都将收敛至同一值μ，即获得目标函数的最小值，并得到最优解。与现有技术相比，本专利技术技术方案的创新点和有益效果在于：本专利技术利用Gossip算法，针对家庭微电网系统中以家庭非敏感型负载作为需求侧资源，构建了考虑需求侧响应的智能家庭微电网系统优化模型，将需求侧资源与供应侧资源同等对待，该策略不需要额外增加中央控制器，仅需通过相邻变换器之间交换各自信息来实现微网优化运行，本专利技术有效的解决了集中式控制中存在的问题，提高了系统的控制性能，且利于微网实现即插即用；在确保敏感型负载稳定运行，新能源完全并网和对外呈现纯阻性及分时恒功率的前提下，使整个微电网系统的功耗最小，并且实现各个变换器的优化控制，有效的解决了集中式控制中存在的通信信息量大，通信成本高等问题，同时由于算法支持修改通信拓扑结构，使系统的即插即用能力大大增强。附图说明图1为本专利技术基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部内容。实施例请参考图1，一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，所述微电网系统包括储能电池、变换器及与变换器相应的控制器，包括以下步骤：S1.采集微电网系统中的电流和功率参数数据；S2.利用参数数据基于功率公式，构建微电网系统的目标函数；所述微电网系统的目标函数为：式中Pi表示第i个控制器的有功功率参考值，αi，βi，γi分别为各变换器的功耗系数，为实现新能源的完全利用及整个微电网系统呈现纯阻性和分时恒功率，所述微电网系统满足以下条件：Pmaxv-Pv＝0，其中，Pmaxv为光伏输出最大功率，Pv为光伏输出实际功率，Qi为微电网系统的无功功率，PLD为微电网系统中储能电池的供电功率，Ni为分段函数，S3.利用拉格朗日乘数法构造目标函数的拉格朗日函数；拉格朗日函数为：其中，μ为拉格朗日算子。S4.在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解；所述步骤“在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解”包括以下子步骤：在拉格朗日极值存在的必要条件下，当拉格朗日函数成立时得到下式：当每个变换器的功率损耗函数对各自负荷调节功率的偏微分导数相等时，目标函数Fi的和有最小值，可得到下式：对式(2)和(3)进行若干次Gossip迭代，直到各μi值都将收敛至同一值μ，即获得目标函数的最小值，并得到最优解。S5.将所述最优解中包含的功率数据赋予家庭微电网系统中的控制器，从而控制微电网系统变换器的有功功率。由上可知，本专利技术利用Gossip算法，针对家庭微电网系统中以家庭非敏感型负载作为需求侧资源，构建了考虑需求侧响应的智能家庭微电网系统优化模型，将需求侧资源与供应侧资源同等对待，该策略不需要额外增加中央控制器，仅需通过相邻变换器之间交换各自信息来实现微网优化运行，本专利技术有效的解决了集中式控制中存在的问题，提高了系统的控制性能，且利于微网实现即插即用。同时，在确保敏感型负载稳定运行，新能源完全并网和对外呈现纯阻性及分时恒功率的前提下，使整个微电网系统的功耗最小，并且实现各个变换器的优化控制，有效的解决了集中式控制中存在的通信信息量大，通信成本高等问题，同时由于算法支持修改通信拓扑结构，使系统的即插即用能力大大增强。上述实施例为本专利技术较佳的实施方式，但本专利技术的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，所述微电网系统包括储能电池、变换器及与变换器相应的控制器，其特征在于包括以下步骤：采集微电网系统中的电流和功率参数数据；利用参数数据基于功率公式，构建微电网系统的目标函数；利用拉格朗日乘数法构造目标函数的拉格朗日函数；在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解；将所述最优解中包含的功率数据赋予家庭微电网系统中的控制器，从而控制微电网系统变换器的有功功率。

【技术特征摘要】
1.一种基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，所述微电网系统包括储能电池、变换器及与变换器相应的控制器，其特征在于包括以下步骤：采集微电网系统中的电流和功率参数数据；利用参数数据基于功率公式，构建微电网系统的目标函数；利用拉格朗日乘数法构造目标函数的拉格朗日函数；在拉格朗日极值存在的必要条件下，利用Gossip算法获得目标函数的最小值，并得到最优解；将所述最优解中包含的功率数据赋予家庭微电网系统中的控制器，从而控制微电网系统变换器的有功功率。2.根据权利要求1所述的基于Gossip算法的分布式微电网系统运行方法，其特征在于：所述微电网系统的目标函数为：式中Pi表示第i个控制器的有功功率参考值，αi，βi，γi分别为各变换器的功耗系数，为实现新能源的完全利用及整个微电网系统呈现纯阻性和分时恒功率，所述微电网系统满足以下条件：Pmaxv-Pv＝0，其中，Pmaxv为光...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁仁全，周嘉煜，徐雍，李鸿一，李军毅，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44