打破层级：微电网中的分布式控制与经济最优性

模仿电力传输系统的层级控制架构，初级、次级和三级控制的分层已成为孤岛微电网的标准运行范式。尽管存在这种表面上的相似性，微电网在这三层中的控制目标各不相同且雄心勃勃，必须在允许稳健的即插即用操作和最大灵活性的同时实现这些目标，而无需层级决策和时间尺度分离。在这项工作中，我们探讨了这三层的控制策略，并阐明了它们之间一些可能出乎意料的联系和依赖关系。基于对分散式初级下垂控制的第一性原理分析，我们研究了用于次级频率调节的集中式、分散式和分布式架构。我们发现，利用发电单元之间通信的基于平均的分布式控制器提供了灵活性和性能的最佳组合。我们进一步利用这些结果研究了三级控制层中的约束交流经济调度。令人惊讶的是，我们表明经济调度问题的最小化器与下垂控制可达到的稳态集合之间存在一一对应关系。换句话说，采用下垂控制是实现经济优化的充要条件。这种等价性产生了选择下垂系数的简单指南，其中包括已知的功率分配标准。我们通过仿真说明了我们设计的性能和鲁棒性。