開發(fā)利用可再生能源有助于解決當前面臨的能源和環(huán)境雙重危機，是推動能源革命和實現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要技術之一。然而大規(guī)?？稍偕植际诫娫粗苯硬⒕W(wǎng)使電網(wǎng)的穩(wěn)定性面臨新的挑戰(zhàn)：一方面，風光等間歇性新能源的輸出功率具有波動性和隨機性，簡單并網(wǎng)將對用戶造成功率沖擊；另一方面，分布式電源的接入改變了電網(wǎng)單向潮流的格局，使傳統(tǒng)電網(wǎng)的運行模式難以適應新的控制需求。
● 微電網(wǎng)是由多種分布式電源、儲能、負載以及相關監(jiān)控保護裝置構成的能夠實現(xiàn)自我控制和管理的區(qū)域自治型電力系統(tǒng)，現(xiàn)有研究和實踐表明，分布式電源以微電網(wǎng)形式接入配電網(wǎng)，是發(fā)揮分布式電源效能的最有效途徑。近年來世界各國都加大了對分布式發(fā)電以及微電網(wǎng)技術的關注和發(fā)展力度，微電網(wǎng)技術正在快速發(fā)展，成果也在大力推廣應用過程中。
圖1 微電網(wǎng)結構圖
與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比，微電網(wǎng)內分布式電源種類繁多、運行模式多樣、控制策略各異、可控程度不同，恰當有效的多源協(xié)調控制是實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、高效運行的關鍵，也是解決優(yōu)化配置、繼電保護等其它問題的前提。分布式協(xié)同控制兼顧傳統(tǒng)集中式和分散式控制的優(yōu)勢，基于局部信息交互促成類全局信息共享，以稀疏通訊方式實現(xiàn)本地控制決策的全局優(yōu)化，適應于微電網(wǎng)運行對實時性、靈活性和可靠性的更高要求以及“即插即用”的控制需求，由此受到了國內外微電網(wǎng)領域專家學者的廣泛關注與深入研究。
《微電網(wǎng)分布式控制理論與方法》首先介紹了微電網(wǎng)基礎內容，包括分布式電源建模、微電網(wǎng)分層控制結構和逆變器控制方法等，對現(xiàn)有技術系統(tǒng)地進行了總結。在此基礎上，就微電網(wǎng)分布式控制理論與方法的重點和難點展開介紹，具體包括分布式協(xié)同控制策略、通訊拓撲和控制器參數(shù)優(yōu)化、分布式智能控制三大部分。
分布式控制是以一致性協(xié)同理論為基礎，各分布式電源通過與相鄰分布式電源進行信息交互并調整狀態(tài)，最終所有狀態(tài)趨于一致，從而實現(xiàn)全局協(xié)同控制。根據(jù)有無預設控制目標可分為分布式平均一致性控制和分布式牽制一致性控制，分布式平均一致性控制實現(xiàn)無中央控制器的控制決策本地類全局優(yōu)化，適應微電網(wǎng)控制對可靠性、實時性和擴展性的更高要求；分布式牽制一致性控制，通過選擇性地對部分分布式電源施加牽制控制，其他分布式電源基于通信耦合關聯(lián)向牽制分布式電源搜尋同步，最終全局達到預設目標值。
分布式控制結構和分布式控制器參數(shù)優(yōu)化是分布式控制策略優(yōu)化的兩個重要部分。分布式控制結構優(yōu)化（稀疏通信拓撲優(yōu)化）以提高動態(tài)收斂性和通信延時裕度、提升協(xié)同性能、降低鏈路數(shù)目為目標，優(yōu)化拓撲較普通拓撲可顯著提高微電網(wǎng)控制的動態(tài)性能和延時魯棒性。分布式控制器參數(shù)優(yōu)化分別基于線性二次調節(jié)法和臨界特征根跟蹤法設計控制器參數(shù)，提升動態(tài)收斂的一致性，并對其在微電網(wǎng)分布式控制策略應用中的實際指導意義進行分析。
分布式智能控制策略將智能控制方法引入常規(guī)一致性控制策略，以提高系統(tǒng)動態(tài)性能為目的在理論算法和實施方式上展開進一步的研究和探索。分布式預測一致性控制，通過對未來時間斷面的微電網(wǎng)運行狀況進行預測，優(yōu)化控制決策，避免控制量過控、誤控或欠控等問題。在分布式一致性控制中加入輔助預測項，提出了基于輔助預測項的分布式線性預測控制，通過可調參數(shù)預測項提高控制過程的收斂速度和不同控制周期的魯棒性；針對分布式預測一致性中未考慮逆變器的非線性動態(tài)特性，進一步提出了基于輸入輸出反饋線性化的分布式非線性預測控制。
以上內容構建了多目標、多層次、多屬性的微電網(wǎng)分布式控制理論與方法，可為微電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟高效運行提供支撐，為其他學科應用分布式控制方法提供案例借鑒。本書力求對這一領域的若干重要研究成果進行較為完整的概括和總結，從第二章、第三章的分布式電源建模、微電網(wǎng)分層控制結構和逆變器控制方法入手，著重圍繞第六章微電網(wǎng)分布式協(xié)同控制理論、第七章分布式控制策略優(yōu)化、第八章微電網(wǎng)智能分布式控制策略和第九章分布式策略仿真驗證等核心內容展開，以層層遞進的結構、簡潔的語言進行描述。讀者僅需掌握基本的電力系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)知識，便可把握微電網(wǎng)分布式控制理論與方法發(fā)展的總體脈絡。
