交直流混合微网的多时间尺度分区分层优化运行与控制方法

The hybrid AC/DC microgrid in this project consists of AC power supply mode unit, DC power supply unit and AC-DC power flow control unit. It makes comprehensive utilization of distributed generations (photovoltaic, wind power, micro gas turbine, diesel power generation, fuel cell, etc.) and energy storage devices,with different characteristics. And it is a collaborative optimization and multiple complementary power generation, distribution and consuming electric system, which takes advantages of various types of distributed generations and energy storage devices, and the complementary of AC power supply mode and DC power supply mode. On the basis of previous research achievements, this project team delves into the operation mechanism of the hybrid AC/DC microgrid to find its operation laws. The focus of this project is the research on the multi-time scale partition and layered optimal operation and control method of the hybrid AC/DC microgrid.. Innovation: (1) Propose the uncertainty theory based multi-time scale partition and layered optimal operation new method of the hybrid AC/DC microgrid; (2) Propose the H∞ robust active power tracking and control new method of the hybrid AC/DC microgrid based on mixed sensitivity; (3) Propose the optimal decentralized coordinated control method with partial output feed back for microgrid active power control based on the H∞ performance index.. The achievements of the project are expected to achieve the international advanced level. The project aims at providing a solid theoretical foundation for the development of the diversified mode of hybrid AC/D microgrid and promoting the development of new energy generation.

本项目中的交直流混合微网是综合利用光伏发电、风力发电、微燃机、柴油发电机、燃料电池等不同种类的分布式电源、储能设备，由交流供用电单元、直流供用电单元和交直流潮流调控单元等构建而成的风光燃柴储发电优势互补、交流直流供电模式互补、多维整体优化协同的多元互补发配用电系统。本项目组在前期研究成果基础上深入探究交直流混合微网的运行机理，揭示其运行规律，重点开展交直流混合微网的多时间尺度分区分层优化运行与控制方法研究。.创新点：.⑴ 提出基于不确定理论的交直流混合微网多时间尺度分区二层多目标优化运行新方法；.⑵ 提出基于混合灵敏度的交直流混合微网有功功率H∞鲁棒跟踪控制新方法；.⑶ 提出基于H∞性能指标的微网有功功率部分输出量反馈最优分散协调控制新方法。. 该项目成果力争达到国际先进水平及以上，为交直流混合微网多元化模式的发展提供坚实的理论基础，有力促进新能源发电和谐健康发展。

圆满完成了本国家自然科学基金项目任务书的研究内容，主要创新成果如下： .一、交直流混合微网多时间尺度分区分层优化运行与控制的工作机理、功能框架研究.深入研究了交直流混合微网多时间尺度分区分层优化运行与控制的工作机理，进而提出了交直流混合微网多时间尺度分区分层优化运行与控制的功能框架。.二、基于不确定理论的交直流混合微网多时间尺度分区二层多目标优化运行新方法研究.1）基于多层规划理论，建立了交直流混合微网分区二层多目标优化运行模型，可提高交直流混合微网的经济效益和灵活性水平。.2）计及不确定环境对微网运行的影响，建立了随机模糊机会约束短期优化模型和不平衡功率实时调整的超短期优化模型，可有效提高交直流混合微网调度计划的准确性。.三、基于混合灵敏度的交直流混合微网有功功率H∞鲁棒跟踪控制新方法研究.1）基于鲁棒控制理论，提出了基于混合灵敏度的交直流混合微网交直流断面电压H∞鲁棒控制方法，该方法提高了交直流混合微网抗击交流扰动和直流扰动的标称性能，增强了其应对参数摄动的鲁棒性能。.2）针对微网中频率波动及控制对象参数摄动的问题，提出了基于H∞混合灵敏度的微网有功频率控制方法，该方法增强了频率对应参数摄动的鲁棒特性。.四、基于H∞性能指标的微网有功功率部分输出量反馈最优分散协调控制新方法研究.考虑到交直流混合微网中多种扰动并存的复杂电气环境，提出了基于H∞性能指标的微网有功功率输出量反馈最优分散协调控制方法，实现了交直流混合微网动态功率平衡的分区协调控制。.通过该项目的研究，在IEEE国际学术会议和国内外重要期刊发表论文38篇，其中SCI、EI收录26篇，EI源4篇，已受理/授权国家发明专利28项，作为特邀嘉宾作大会主旨报告2次，培养博士硕士研究生21名。