Distributed Instruction-tracking Method for Hybrid AC/DC Microgrids Based on Measurement Feedback

LIU Yitong; LI Zhengshuo; FAN Miao

doi:10.7500/AEPS20211130001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Distributed Instruction-tracking Method for Hybrid AC/DC Microgrids Based on Measurement Feedback

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Distributed Instruction-tracking Method for Hybrid AC/DC Microgrids Based on Measurement Feedback
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 24, Pages: 85-94(2022)
- 作者机构：
  
  1.山东大学电气工程学院,山东省济南市 250061
  2.电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学),山东省济南市 250061
  3.西门子工业有限公司,斯克内克塔迪12305,美国
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Foundation:National Natural Science Foundation of China(52007105)
- DOI：10.7500/AEPS20211130001
  CLC：
- Received：30 November 2021，
  
  Revised：2022-03-26，
  
  Published Online：16 September 2022，
  
  Published：25 December 2022
- 稿件说明：
移动端阅览
刘奕彤,李正烁,樊淼.基于量测反馈的交直流混合微电网分布式指令追踪方法[J].电力系统自动化,2022,46(24):85-94.

LIU Yitong,LI Zhengshuo,FAN Miao.Distributed Instruction-tracking Method for Hybrid AC/DC Microgrids Based on Measurement Feedback[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):85-94.
刘奕彤,李正烁,樊淼.基于量测反馈的交直流混合微电网分布式指令追踪方法[J].电力系统自动化,2022,46(24):85-94. DOI： 10.7500/AEPS20211130001.

LIU Yitong,LI Zhengshuo,FAN Miao.Distributed Instruction-tracking Method for Hybrid AC/DC Microgrids Based on Measurement Feedback[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):85-94. DOI： 10.7500/AEPS20211130001.

摘要

交直流混合微电网是实现分布式能源并网的有效手段。并网运行的微电网应准确、快速地追踪配电网关于公共连接点的调度指令。常见追踪方法存在计算耗时较长和易受模型与控制误差干扰等问题，追踪效果有时欠佳。为此

提出了基于量测反馈的分布式追踪方法：在模型层面

考虑了交流侧三相不平衡、交直流侧功率耦合和网络安全约束；在方法层面，通过非迭代计算模式得到了分布式能源输出功率设定值，提高了追踪的快速性，同时引入量测反馈降低了模型误差和非迭代计算模式带来的误差影响，提升了追踪精度。仿真表明，通过所提方法，即使在一定的通信时延和分布式能源出力波动的干扰下，交直流混合微电网依然可以准确、快速地追踪配电网调度指令，并保证自身运行安全。所提方法有助于微电网参与电网调度。

Abstract

A hybrid AC/DC microgrid is an effective way to achieve the integration of distributed energy resources. A grid-connected microgrid should accurately and rapidly track the dispatching instructions of the distribution system on the point of common coupling. The traditional tracking methods have the problems such as relatively long calculation time and easy to be disturbed by model and control errors

which sometimes lead to poor tracking effects. Therefore

a distributed tracking method based on measurement feedback is proposed. At the model level

the three-phase imbalance on the AC side

the power coupling between AC and DC sides

and the network security constraints are considered. At the method level

the setpoints of the output power for distributed energy resources are obtained through a non-iterative calculation mode which improves the rapidity of tracking. And the errors caused by the model and the non-iterative calculation mode are reduced by applying the measurement feedback which improves the tracking accuracy. Simulations demonstrate that even under the disturbance of certain communication delays and distributed energy resource output fluctuations

the hybrid AC/DC microgrid can still track the dispatching instructions of the distribution system accurately and fast

and ensure the safe operation of itself by the proposed method. The proposed method is helpful for the microgrid to participate in power grid dispatching.

关键词

Keywords

references

曹永吉，张恒旭，施啸寒，等 . 规模化分布式能源参与大电网安全稳定控制的机制初探［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 1 - 8 .

CAO Yongji ， ZHANG Hengxu ， SHI Xiaohan ， et al . Preliminary study on participation mechanism of large-scale distributed energy resource in security and stability control of large power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 1 - 8 .

SUN Y N ， BAHRAMI S ， WONG V W S ， et al . Chance-constrained frequency regulation with energy storage systems in distribution networks ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 1 ）： 215 - 228 .

KONTIS E O ， NOZAL Á R D ， MAURICIO J M ， et al . Provision of primary frequency response as ancillary service from active distribution networks to the transmission system ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 6 ）： 4971 - 4982 .

王成山 . 微电网分析与仿真理论［M］. 北京：科学出版社， 2013 .

WANG Chengshan . Analysis and simulation theory of microgrids ［M］. Beijing ： Science Press ， 2013 .

国家发展改革委，国家能源局 . 关于印发《推进并网型微电网建设试行办法》的通知［EB/OL］.［ 2021-10-05 ］. http：//www.gov.cn/xinwen/2017-07/24/content_5213167.htm http://www.gov.cn/xinwen/2017-07/24/content_5213167.htm .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Notice on printing and distributing the trial measures for promoting the construction of grid connected microgrid ［EB/OL］. ［ 2021-10-05 ］ . http：//www.gov.cn/xinwen/2017-07/24/content_5213167.htm http://www.gov.cn/xinwen/2017-07/24/content_5213167.htm .

米阳，王鹏，邓锦，等 . 孤岛交直流混合微电网群分层协调控制［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 20 ）： 1 - 8 .

MI Yang ， WANG Peng ， DENG Jin ， et al . Hierarchical coordinated control of island AC/DC hybrid microgrids ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 20 ）： 1 - 8 .

顾伟，楼冠男，柳伟 . 微电网分布式控制理论与方法［M］. 北京：科学出版社， 2019 .

GU Wei ， LOU Guannan ， LIU Wei . Distributed control theory and method of microgrid ［M］. Beijing ： Science Press ， 2019 .

吴杰，李传江，周鸣，等 . 柔性直流配电网混合拓扑变流器的自治控制［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 24 ）： 5175 - 5186 .

WU Jie ， LI Chuanjiang ， ZHOU Ming ， et al . Grid forming control of hybrid topology converter for flexible DC distribution system ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 24 ）： 5175 - 5186 .

李克强，韩学山 . 含分布式能源的配电网实时最优潮流分布式算法［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 20 ）： 54 - 61 .

LI Keqiang ， HAN Xueshan . Distributed algorithm of real-time optimal power flow for distribution network with distributed energy resource ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 20 ）： 54 - 61 .

王志军，刘明波，谢敏 . 含高光伏渗透配电网最优潮流的分散式鞍点动态求解［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 2 ）： 459 - 468 .

WANG Zhijun ， LIU Mingbo ， XIE Min . Decentralized saddle-point dynamics solution for optimal power flow of distribution networks with high photovoltaic penetration ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 2 ）： 459 - 468 .

陆文甜，刘明波，林舜江，等 . 基于分布式内点法的多区域互联电力系统最优潮流分散式求解［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 24 ）： 6828 - 6837 .

LU Wentian ， LIU Mingbo ， LIN Shunjiang ， et al . Decentralized solution for optimal power flow of multi-area interconnected power systems based on distributed interior point method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 24 ）： 6828 - 6837 .

贾善翔，彭克，李喜东，等 . 基于智能软开关的柔性互联交直流配电系统分布式优化［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

JIA Shanxiang ， PENG Ke ， LI Xidong ， et al . Distributed optimization of flexible interconnected AC/DC distribution system based on soft open point ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 8 ）： 95 - 103 .

ZHANG Y J ， HONG M Y ， DALL’ANESE E ， et al . Distributed controllers seeking AC optimal power flow solutions using ADMM ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 5 ）： 4525 - 4537 .

沈珺，柳伟，李虎成，等 . 基于强化学习的多微电网分布式二次优化控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 5 ）： 198 - 206 .

SHEN Jun ， LIU Wei ， LI Hucheng ， et al . Reinforcement learning based distributed secondary optimal control for multiple microgrids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 5 ）： 198 - 206 .

YAN Z M ， XU Y . Real-time optimal power flow： a Lagrangian based deep reinforcement learning approach ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 3270 - 3273 .

WANG Z G ， WU W C ， ZHANG B M . A fully distributed active power control method with minimum generation cost in grid-connected microgrids ［C］// IEEE Power & Energy Society General Meeting ， July 26-30 ， 2015 ， Denver， USA .

蔡永翔，唐巍，张博，等 . 适应高比例户用光伏的中低压配电网集中-分布式协调控制［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 15 ）： 4843 - 4854 .

CAI Yongxiang ， TANG Wei ， ZHANG Bo ， et al . Centralized-distributed multi-objective coordinated control for MV and LV distribution networks adapting to high-proportion residential PV units ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 15 ）： 4843 - 4854 .

徐熙林，宋依群，姚良忠，等 . 主动配电网源-荷-储分布式协调优化运行：（二）考虑非理想遥测环境的一致性算法［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 11 ）： 3244 - 3254 .

XU Xilin ， SONG Yiqun ， YAO Liangzhong ， et al . Source-load-storage distributed coordinative optimization of AND： Part two consensus algorithm considering non-ideal telemetering network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 11 ）： 3244 - 3254 .

边晓燕，孙明琦，董璐，等 . 计及灵活性聚合功率的源-荷分布式协调调度［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 17 ）： 89 - 98 .

BIAN Xiaoyan ， SUN Mingqi ， DONG Lu ， et al . Distributed source-load coordinated dispatching considering flexible aggregated power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 17 ）： 89 - 98 .

吴文传，张伯明，孙宏斌，等 . 主动配电网能量管理与分布式资源集群控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 9 ）： 111 - 118 .

WU Wenchuan ， ZHANG Boming ， SUN Hongbin ， et al . Energy management and distributed energy resources cluster control for active distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 9 ）： 111 - 118 .

LIU W ， GU W ， SHENG W X ， et al . Decentralized multi-agent system-based cooperative frequency control for autonomous microgrids with communication constraints ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2014 ， 5 （ 2 ）： 446 - 456 .

周欢，王芬，李志勇，等 . 虚拟电厂自趋优负荷跟踪控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8334 - 8349 .

ZHOU Huan ， WANG Fen ， LI Zhiyong ， et al . Load tracking control strategy for virtual power plant via self-approaching optimization ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 24 ）： 8334 - 8349 .

邱海峰，赵波，林达，等 . 计及储能损耗和换流成本的交直流混合微网区域协调调度［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 23 ）： 29 - 37 .

QIU Haifeng ， ZHAO Bo ， LIN Da ， et al . Regional coordinated dispatch in AC/DC hybrid microgrids considering energy storage loss and converter cost ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 23 ）： 29 - 37 .

BERNSTEIN A ， WANG C ， DALL’ANESE E ， et al . Load flow in multiphase distribution networks： existence， uniqueness， non-singularity and linear models ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 6 ）： 5832 - 5843 .

张璐，唐巍，梁军，等 . 基于VSC的交直流混合中压配电网功率-电压协调控制［J］. 中国电机工程学报， 2016 ， 36 （ 22 ）： 6067 - 6075 .

ZHANG Lu ， TANG Wei ， LIANG Jun ， et al . Power-voltage coordinated control in hybrid AC/DC medium voltage distribution networks based on VSC ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2016 ， 36 （ 22 ）： 6067 - 6075 .

EGHTEDARPOUR N ， FARJAH E . Power control and management in a hybrid AC/DC microgrid ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2014 ， 5 （ 3 ）： 1494 - 1505 .

LIU Y T ， LI Z S ， ZHOU Y . Data-driven-aided linear three-phase power flow model for distribution power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 4 ）： 2783 - 2795 .

ZHAO J B ， GÓMEZ-EXPÓSITO A ， NETTO M ， et al . Power system dynamic state estimation： motivations， definitions， methodologies， and future work ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 3188 - 3198 .

徐艳春，刘晓明，李振华，等 . PMU准实时数据对主动配电网抗差估计的影响［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 10 ）： 15 - 22 .

XU Yanchun ， LIU Xiaoming ， LI Zhenhua ， et al . Influence of PMU quasi-real-time data on robust estimation of active distribution network ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 10 ）： 15 - 22 .

DALL’ANESE E ， GUGGILAM S S ， SIMONETTO A ， et al . Optimal regulation of virtual power plants ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 2 ）： 1868 - 1881 .

TAN C W ， CAI D W H ， LOU X . Resistive network optimal power flow： uniqueness and algorithms ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2015 ， 30 （ 1 ）： 263 - 273 .

SRRL BMS data plot on September 5 ， 2020［DB/OL］ . ［2021-10-05］ . https：//midcdmz.nrel.gov/apps/plot.pl？site=BMS；start=20200101；edy=14；emo=5；eyr=2021；zenloc=222；amsloc=224；year=2020；month=9；day=5；time=1；inst=3；inst=4；inst=5；inst=6；inst=7；inst=8；inst=9；inst=10；type=plot；preset=0；first=3；math=0；second=-1；value=0.0；global=-1；direct=-1；diffuse=-1；user=0；axis=1 https://midcdmz.nrel.gov/apps/plot.pl?site=BMS;start=20200101;edy=14;emo=5;eyr=2021;zenloc=222;amsloc=224;year=2020;month=9;day=5;time=1;inst=3;inst=4;inst=5;inst=6;inst=7;inst=8;inst=9;inst=10;type=plot;preset=0;first=3;math=0;second=-1;value=0.0;global=-1;direct=-1;diffuse=-1;user=0;axis=1 .

BERNSTEIN A ， DALL’ANESE E . Real-time feedback-based optimization of distribution grids： a unified approach ［J］. IEEE Transactions on Control of Network Systems ， 2019 ， 6 （ 3 ）： 1197 - 1209 .

ABDUL-RAHMAN K H ， ALARIAN H ， ROTHLEDER M ， et al . Enhanced system reliability using flexible ramp constraint in CAISO market ［C］// IEEE Power and Energy Society General Meeting ， July 23-26 ， 2012 ， San Diego， USA .

DOENGES K ， EGIDO I ， SIGRIST L ， et al . Improving AGC performance in power systems with regulation response accuracy margins using battery energy storage system （BESS）［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 2816 - 2825 .

SRRL BMS data plot on October 20 ， 2020［DB/OL］ . ［2021-10-05］ . https：//midcdmz.nrel.gov/apps/plot.pl？site=BMS；start=20200101；edy=14；emo=5；eyr=2021；zenloc=222；amsloc=224；year=2020；month=10；day=20；time=1；inst=3；inst=4；inst=5；inst=6；inst=7；inst=8；inst=9；inst=10；type=plot；preset=0；first=3；math=0；second=-1；value=0.0；global=-1；direct=-1；diffuse=-1；user=0；axis=1 https://midcdmz.nrel.gov/apps/plot.pl?site=BMS;start=20200101;edy=14;emo=5;eyr=2021;zenloc=222;amsloc=224;year=2020;month=10;day=20;time=1;inst=3;inst=4;inst=5;inst=6;inst=7;inst=8;inst=9;inst=10;type=plot;preset=0;first=3;math=0;second=-1;value=0.0;global=-1;direct=-1;diffuse=-1;user=0;axis=1 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Application Analysis and Prospect of Distributed Optimization in Interconnected Power Grid

Optimization of Internal Transaction Decisions in Virtual Power Plant Considering Privacy Preservation

Cluster-Grid Cooperative Interaction Optimization Method for Large-scale Distributed Renewable Energy Integration

Distributed Optimal Dispatch for Photovoltaic-Battery Storage Systems of Distribution Networks Considering Electrochemical Model

Related Author

Yitong LIU

Zhengshuo LI

Miao FAN

LIU Hao

LIU Haitian

GUO Ye

SHI Jiantao

ZHOU Jianguo

Related Institution

China Electric Power Planning & Engineering Institute

Department of Electrical Engineering, Tsinghua University

Tsinghua-Berkeley Shenzhen Institute, Tsinghua Shenzhen International Graduate School

State Key Laboratory of Power System and Generation Equipment (Tsinghua University)

School of Electrical and Information Engineering, Tianjin University

⁰