Optimal Control of Power Self-balancing for Distribution Network Based on Decentralized Complex Adaptive System of Systems

JIN Xiantao; XIAO Chuanliang; PENG Ke; ZHOU Qiang; CHEN Jiajia; FENG Liang

doi:10.7500/AEPS20240927008

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Optimal Control of Power Self-balancing for Distribution Network Based on Decentralized Complex Adaptive System of Systems

Basic Research | 更新时间：2025-07-04

- Optimal Control of Power Self-balancing for Distribution Network Based on Decentralized Complex Adaptive System of Systems
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 12, Pages: 101-109(2025)
- 作者机构：
  
  山东理工大学电气与电子工程学院，山东省淄博市 255000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52377110)
- DOI：10.7500/AEPS20240927008
  CLC：
- Received：27 September 2024，
  
  Revised：2025-01-15，
  
  Published Online：27 March 2025，
  
  Published：25 June 2025
- 稿件说明：
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靳先涛,肖传亮,彭克等.基于分散复杂自适应体系的配电网功率自平衡优化控制[J].电力系统自动化,2025,49(12):101-109.

JIN Xiantao,XIAO Chuanliang,PENG Ke,et al.Optimal Control of Power Self-balancing for Distribution Network Based on Decentralized Complex Adaptive System of Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(12):101-109.
靳先涛,肖传亮,彭克等.基于分散复杂自适应体系的配电网功率自平衡优化控制[J].电力系统自动化,2025,49(12):101-109. DOI： 10.7500/AEPS20240927008.

JIN Xiantao,XIAO Chuanliang,PENG Ke,et al.Optimal Control of Power Self-balancing for Distribution Network Based on Decentralized Complex Adaptive System of Systems[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(12):101-109. DOI： 10.7500/AEPS20240927008.

摘要

针对含大规模分布式电源的配电网电压越限问题，文中提出了基于分散复杂自适应体系（DCASoS）的配电网多利益主体功率自平衡优化控制策略。首先，基于DCASoS理论构建了包含利益主体聚合层、利益主体优化控制层与涌现利益分配层的配电网多利益主体功率自平衡优化控制架构。然后，在利益主体聚合层，提出了计及利益主体独立性、归属性以及可联性的配电网多利益主体聚合方法；在独立优化控制层，针对利益主体构建计及分布式电源有功、无功调节的独立电压优化控制模型，以此实现各利益主体内电压控制的功率自平衡；在协调优化控制层，基于链接矩阵构建多利益主体协调优化模型，以此实现多利益主体在功率自平衡控制过程中的协调配合，获得涌现利益；在涌现利益分配层，基于利益主体的贡献度构建涌现利益分配模型，以此实现对涌现利益的公平分配。最后，以中国浙江省某10 kV实际馈线系统为例，验证了所提方法的有效性。

Abstract

Addressing the problem of voltage limit violation in distribution networks with large-scale distributed generators

this paper proposes a power self-balancing optimal control strategy for distribution networks with multi-stakeholders based on the decentralized complex adaptive system of systems (DCASoS). First

a power self-balancing optimal control architecture for distribution networks with multi-stakeholders is constructed

which incorporates a multi-stakeholder aggregation layer

a stakeholder optimization and control layer

and an emergent benefit distribution layer. Then

in the stakeholder aggregation layer

a multi-stakeholder aggregation method for distribution networks is proposed

taking into account stakeholder independence

affiliation

and connectivity. In the independent optimization and control layer

an independent voltage optimization control model is established for stakeholders

considering the active and reactive power regulation of distributed generators

to achieve power self-balancing of the voltage control within each stakeholder. In the coordinated optimization and control layer

a multi-stakeholder coordinated optimization model is developed based on a linkage matrix to enable coordinated cooperation among multiple stakeholders during the power self-balancing control process

thereby obtaining emergent benefits. In the emergent benefit distribution layer

an emergent benefit distribution model is constructed based on the stakeholders’ contributions to ensure fair distribution of the emergent benefits. Finally

the effectiveness of the proposed method is verified using an actual 10 kV feeder system in Zhejiang Province

China.

关键词

Keywords

references

王海霞 . 全国人大代表李生权：加快构建新型电力系统服务“双碳”目标和美丽中国建设［N］. 中国能源报， 2024-03-11 （7）.

WANG Haixia . National People’s Congress Representative Li Shengquan： accelerating the construction of a new power system to serve the “dual carbon” goals and the construction of a beautiful China ［N］. China Energy News ， 2024-03-11 （7）.

别朝红，任彦哲，李更丰，等 . “双碳” 目标下城市能源系统的形态结构和发展路径［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 17 ）： 3 - 15 .

BIE Zhaohong ， REN Yanzhe ， LI Gengfeng ， et al . Morphological structure and development path of urban energy system for carbon emission peak and carbon neutrality ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 17 ）： 3 - 15 .

张宇精，乔颖，鲁宗相，等 . 含高比例分布式电源接入的低感知度配电网电压控制方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1528 - 1535 .

ZHANG Yujing ， QIAO Ying ， LU Zongxiang ， et al . Voltage control for partially visible distribution networks with high DG penetration ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 1528 - 1535 .

汪泽州，张明明，钱峰强，等 . 含光伏接入的中压配电网集中调控优化策略［J］. 中国电力， 2023 ， 56 （ 2 ）： 14 - 22 .

WANG Zezhou ， ZHANG Mingming ， QIAN Fengqiang ， et al . Centralized regulation and optimization strategy for MV distribution network with PV integration ［J］. Electric Power ， 2023 ， 56 （ 2 ）： 14 - 22 .

赵波，张后谊，汪湘晋，等 . 体系架构下考虑虚假信息注入的微电网群分布式优化调度［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 8 ）： 169 - 178 .

ZHAO Bo ， ZHANG Houyi ， WANG Xiangjin ， et al . Distributed optimal dispatch for microgrid cluster considering false information injection under system of systems architecture ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 8 ）： 169 - 178 .

肖传亮，赵波，周金辉，等 . 配电网中基于网络分区的高比例分布式光伏集群电压控制［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 21 ）： 147 - 155 .

XIAO Chuanliang ， ZHAO Bo ， ZHOU Jinhui ， et al . Network partition based cluster voltage control of high-penetration distributed photovoltaic systems in distribution networks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 21 ）： 147 - 155 .

梁俊文，林舜江，刘明波，等 . 主动配电网分布式鲁棒优化调度方法［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 4 ）： 1336 - 1344 .

LIANG Junwen ， LIN Shunjiang ， LIU Mingbo ， et al . Distributed robust optimal dispatch in active distribution networks ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 4 ）： 1336 - 1344 .

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 .

CHAI Y Y ， GUO L ， WANG C S ， et al . Network partition and voltage coordination control for distribution networks with high penetration of distributed PV units ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 3396 - 3407 .

柴园园，刘一欣，王成山，等 . 含不完全量测的分布式光伏发电集群电压协调控制［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 8 ）： 2202 - 2212 .

CHAI Yuanyuan ， LIU Yixin ， WANG Chengshan ， et al . Coordinated voltage control for distributed PVs clusters with incomplete measurements ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 8 ）： 2202 - 2212 .

杜红卫，尉同正，夏栋，等 . 基于集群动态划分的配电网无功电压自律-协同控制［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 10 ）： 171 - 181 .

DU Hongwei ， WEI Tongzheng ， XIA Dong ， et al . Reactive voltage self-regulation and coordination control in distribution networks based on cluster dynamic partition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 171 - 181 .

路小俊，吴在军，李培帅，等 . 面向光伏集群的配电网模型-数据联合驱动无功/电压控制［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 9 ）： 97 - 106 .

LU Xiaojun ， WU Zaijun ， LI Peishuai ， et al . Combined model-and data-driven volt/var control for distribution network with photovoltaic clusters ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 9 ）： 97 - 106 .

XIAO C L ， DING M ， SUN L ， et al . Network partition-based two-layer optimal scheduling for active distribution networks with multiple stakeholders ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2021 ， 17 （ 9 ）： 5948 - 5960 .

陈池瑶，苗世洪，姚福星，等 . 基于多智能体算法的多微电网-配电网分层协同调度策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 10 ）： 57 - 65 .

CHEN Chiyao ， MIAO Shihong ， YAO Fuxing ， et al . Hierarchical cooperative dispatching strategy of multi-microgrid and distribution networks based on multi-agent algorithm ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 10 ）： 57 - 65 .

林宗岱，赵波，李春燕，等 . SoS架构下计及虚假信息的多微电网经济调度［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 16 ）： 37 - 44 .

LIN Zongdai ， ZHAO Bo ， LI Chunyan ， et al . Economic dispatch of multi-microgrid considering false information based on system of systems architecture ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 16 ）： 37 - 44 .

陈志杰，陈民铀，赵波，等 . SoS架构下的多微电网极端场景韧性增强策略［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 22 ）： 29 - 37 .

CHEN Zhijie ， CHEN Minyou ， ZHAO Bo ， et al . Resilience enhancement strategies for extreme scenarios of multi-microgrid based on system of systems architecture ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 22 ）： 29 - 37 .

胡晓峰，张斌 . 体系复杂性与体系工程［J］. 中国电子科学研究院学报， 2011 ， 6 （ 5 ）： 446 - 450 .

HU Xiaofeng ， ZHANG Bin . SoS complexity and SoS engineering ［J］. Journal of China Academy of Electronics and Information Technology ， 2011 ， 6 （ 5 ）： 446 - 450 .

赵波，秦如雯 . 微电网群体系架构及能量协同优化运行的SoS方法初探［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 6 ）： 1886 - 1897 .

ZHAO Bo ， QIN Ruwen . SoS architecting and operational coordination of microgrid cluster for optimal energy management ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 6 ）： 1886 - 1897 .

张后谊，赵波，汪湘晋，等 . 体系架构下的多微电网系统能量管理与贡献度评估［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 13 ）： 4175 - 4187 .

ZHANG Houyi ， ZHAO Bo ， WANG Xiangjin ， et al . Energy management and contribution evaluation of multi-microgrid system under system of systems architecture ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 13 ）： 4175 - 4187 .

秦海红，刘天羽，刘永慧 . SoS架构下多微电网系统经济运行与贡献度评估［J］. 太阳能学报， 2023 ， 44 （ 12 ）： 518 - 525 .

QIN Haihong ， LIU Tianyu ， LIU Yonghui . Assessment of economic operation and contribution degree of multi-microgrid under system of systems architecture ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2023 ， 44 （ 12 ）： 518 - 525 .

许建锋，郝政疆，黄辰，等 . 体系工程：基础理论与应用［M］. 北京：电子工业出版社， 2016 .

XU Jianfeng ， HAO Zhengjiang ， HUANG Chen ， et al . System of systems engineering ［M］. Beijing ： Publishing House of Electronics Industry ， 2016 .

陈国强，王宇平 . 基于极值优化模块密度的复杂网络社区检测［J］. 华中科技大学学报（自然科学版）， 2011 ， 39 （ 4 ）： 82 - 85 .

CHEN Guoqiang ， WANG Yuping . Community detection in complex networks using extremal optimization modularity density ［J］. Journal of Huazhong University of Science and Technology （Natural Science Edition）， 2011 ， 39 （ 4 ）： 82 - 85 .

粘洪睿，章静，许力，等 . 智能电网中基于极大团的社团结构挖掘算法［J］. 计算机应用， 2021 ， 41 （增刊2 ）： 124 - 130 .

ZHAN Hongrui ， ZHANG Jing ， XU Li ， et al . Community structure mining algorithm based on maximal group in smart grid ［J］. Journal of Computer Applications ， 2021 ， 41 （ S2 ）： 124 - 130 .

王磊，张帆，寇凌峰，等 . 基于Fast Unfolding聚类算法的规模化分布式光伏电源集群划分［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 10 ）： 29 - 34 .

WANG Lei ， ZHANG Fan ， KOU Lingfeng ， et al . Large-scale distributed PV cluster division based on Fast Unfolding clustering algorithm ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 10 ）： 29 - 34 .

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