虚拟发电厂分布式控制收敛速度分析及优化

摘要

将虚拟发电厂(virtual power plant，VPP)技术与分布式控制技术结合，可有效控制数量大、单机容量小、位置分散的分布式电源(distributed generator, DG)。分布式控制需要经过一定次数的迭代才能实现控制目标，其收敛速度至关重要。一致性算法是一种在控制、计算机领域得到了广泛应用的分布式算法，可用于对发电设备输出的有功、无功功率进行控制。
　　本文将离散一致性算法与虚拟发电厂技术结合，以运行成本最优为目的，采用分布式的手段实现分布式电源的有功功率分配。对无通信延时/有通信延时的离散一致性算法的收敛速度进行了研究:应用谱半径指标对二者的收敛性问题进行了分析，包括通信网拓扑、通信线路权重、领导节点位置、分布式电源的发电成本函数以及被反馈的功率偏差系数等因素的影响。提出了无通信延时/有通信延时的离散一致性算法的收敛速度衡量指标。在上述基础上，将无延时离散一致性算法收敛速度优化问题转化为特征值优化问题，从通信拓扑结构设计、通信线路权重优化、领导节点位置选择三个方面对通信网络（communication network，CN）进行综合优化，提出了能够提高虚拟发电厂分布式控制收敛速度的通信网络优化方法。算例仿真验证了所提出的优化方法的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 虚拟发电厂技术

1．2．1 概念

1．2．2 研究现状

1．3 分布式控制与一致性算法

1．3．1 概念

1．3．2 研究现状

1．4 本文主要工作

第2章 分布式控制结构及算法

2．1 分布式控制结构

2．2 一致性算法

2．2．1 数学基础

2．2．2 基于无延时一致性算法的虚拟发电厂有功控制

2．2．3 基于有延时一致性算法的虚拟发电厂有功控制

2．3 本章小结

第3章 无延时一致性算法收敛速度分析

3．1 理论分析

3．1．1 无领导一致性算法

3．1．2 主-从一致性算法

3．2 仿真验证

3．2．1 无领导一致性算法

3．2．2 主-从一致性算法

3．3 本章小结

第4章 有延时一致性算法收敛速度分析

4．1 理论分析

4．1．1 无领导一致性算法

4．1．2 主从一致性算法

4．2 仿真验证

4．2．1 无领导一致性算法

4．2．2 主从一致性算法

4．3 本章小结

第5章 无延时一致性算法通信优化

5．1 优化方法

5．1．1 通信网拓扑及线路权重优化

5．1．2 领导节点选择

5．2 仿真算例

5．2．1 算例一：不同通信网拓扑下，收敛速度差异

5．2．2 算例二：不同线路权重下，收敛速度差异

5．2．3 算例三：比较三种领导节点选择指标

5．3 本章小结

第6章 结论

6．1 结论

6．2 展望

附录

参考文献

作者在学期间所取得的科研成果