【电力系统】基于双层共识控制的直流微电网优化调度附Matlab代码

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🔥 内容介绍

本论文针对直流微电网中分布式电源分散性、负荷多变性导致的优化调度难题，提出基于双层共识控制的直流微电网优化调度方法。上层控制基于全局信息，以系统运行成本最低为目标制定整体优化策略；下层控制通过局部信息交互，实现各分布式单元的快速响应与协调。详细阐述双层共识控制的原理、模型构建及算法设计，并通过 MATLAB/Simulink 搭建仿真模型进行实验。结果表明，该方法能有效平衡直流微电网内功率分配，降低运行成本，提升系统稳定性与可靠性，为直流微电网的优化调度提供了新的技术途径。

一、引言

1.1 研究背景

随着新能源技术的发展，直流微电网因具有能量转换效率高、控制灵活等优势，在分布式发电、智能电网等领域的应用日益广泛 。直流微电网通常包含太阳能光伏、风力发电、储能装置、可控负荷等多种分布式单元，各单元的分散性与运行特性差异，使得微电网内功率平衡与优化调度面临挑战。传统集中式调度方法依赖中央控制器收集处理所有信息，存在通信负担重、可靠性低等问题；而简单的分布式调度难以实现全局优化。因此，研究高效的优化调度方法对保障直流微电网安全、经济运行至关重要。

1.2 研究目的

本研究旨在提出基于双层共识控制的直流微电网优化调度方法，通过分层控制架构与共识机制，实现直流微电网全局优化与局部快速响应的结合。具体目标包括：构建基于双层共识控制的直流微电网优化调度模型，设计上下层控制策略与算法；通过仿真实验验证该方法在提升功率分配合理性、降低运行成本、增强系统稳定性方面的有效性，为直流微电网的实际运行提供理论支持与技术方案。

1.3 国内外研究现状

国外在直流微电网优化调度方面开展了大量研究。部分学者采用分布式模型预测控制方法，通过各单元间信息交互实现协同优化 ，但该方法计算复杂度较高。还有研究利用一致性算法实现分布式电源的功率分配 ，不过对全局优化目标的综合考虑不足。国内研究也取得一定进展，如基于博弈论的分布式优化调度策略 ，在一定程度上提升了微电网运行效益，但策略的收敛速度和鲁棒性有待提高。目前，结合分层控制与共识机制，实现直流微电网全局与局部协调优化的研究仍处于探索阶段。

二、直流微电网双层共识控制原理

2.1 双层控制架构

直流微电网双层共识控制架构分为上层全局控制层与下层局部控制层。上层控制层收集微电网内分布式电源发电功率、储能装置荷电状态、负荷需求等全局信息，以系统运行成本最低、功率损耗最小等为目标，通过优化算法制定整体调度策略，如确定各分布式电源的发电计划、储能装置的充放电功率等 。下层控制层基于上层下达的指令，各分布式单元通过局部通信网络进行信息交互，利用共识算法快速调整自身运行状态，实现功率的精确分配与动态平衡，确保各单元协调运行。

2.2 共识控制理论

共识控制理论源于多智能体系统，旨在使多个分散的智能体通过信息交互，在某些状态或决策上达成一致 。在直流微电网中，各分布式单元可视为智能体，通过邻居节点间的信息交换，如电压、电流、功率等数据，不断更新自身状态。例如，基于一致性算法，各分布式电源根据接收到的相邻单元功率信息，调整自身输出功率，逐步实现整个微电网的功率平衡，避免局部过载或功率缺额。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 米芝昌,任春光,韩肖清,等.基于功率池的双层母线直流微电网协调控制策略[J].电网技术, 2017, 41(6):9.DOI:CNKI:SUN:DWJS.0.2017-06-018.

[2] 薛贵挺.含多种分布式能源的微电网优化及控制策略研究[D].上海交通大学,2014.

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