一种多变量自抗扰控制结构的设计研究

自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)不依赖于被控系统的完全模型,采用扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对系统的内扰和外扰进行实时估计,因而能取得较为理想的抗干扰效果。对于多变量系统,分散ADRC可以将通道之间的耦合看成扰动,通过各自通道的ESO进行估计。对于强耦合的多变量系统,分散ADRC可能不能及时消除耦合。本文提出一种多变量型ADRC控制结构,将静态解耦引入到ADRC控制器设计中,从而能充分利用系统已知动态特性,实现更好的解耦。采用所提方案对循环硫化床锅炉燃烧系统设计多变量ADRC控制方案,仿真结果表明该控制器具有很好的解耦性和鲁棒性。     

需求侧能量共享:概念、机制与展望

分布式可再生能源的蓬勃发展为建设清洁高效智能电网提供了新途径,但同时也导致了需求侧用户行为更随机、能量管理更困难、设备利用更低效等问题。为应对这些新挑战,充分调动需求侧灵活性,能量共享作为一种分布式运营新范式应运而生。文中给出了需求侧能量共享的概念,分析了其在平抑不确定性、提升运行经济性和提高设备利用效率等方面的潜力,并对能量共享机制的设计要点及基本要求进行了详细阐述。在此基础上,从合作博弈与非合作博弈2个角度将国内外能量共享机制设计相关研究归纳为5类,总结了当前的研究进展与亟待解决的问题。最后,从需求侧能量共享市场内部设计与外部衔接2个方面,对未来的研究方向进行了展望。     

含任意拓扑和通信故障的关联系统分散控制

针对一类含任意拓扑结构连接以及不可靠通信连接而引起的关联系统子系统间信息交换故障情况问题,提出了一种关联系统分析以及分散控制器设计方法。该方法首先把关联系统子系统间通信故障的随机变量看作是关联系统模型不确定性来源,并且用分式线性变换形式建立关联系统。然后,借助鲁棒控制理论推导出在最大通信连接故障情况下关联系统均方稳定的充分条件。在给定某一通信故障率下,基于线性矩阵不等式理论,通过设计分散状态反馈控制器来保证整个大系统是均方稳定的。最后,通过中国南方电网局部缩减模型作为仿真实例说明所提出模型和方法的有效性。仿真结果表明,当南方电网局部电力元件之间的通信发生故障时使用本文的方法能够很好地进行电网设计和广域控制,并使整个局部电网是均方稳定的。     

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。     

考虑尾流效应的分布式海上风电制氢集群容量优化配置

离岸海上风电制氢是中远海风力资源利用的重要方式,而分布式风电制氢机组由于无须集中汇流与大规模平台搭建,成为学界业界重点关注的技术路线。然而,受风场尾流效应影响,分布式风电制氢集群不同机组之间的运行状态相互耦合,制氢能力存在差异。文中提出考虑尾流效应的分布式风电制氢容量优化模型,基于机组协同控制对电解池容量空间分布进行优化配置。算例选取中国江苏省海域实际风源数据进行研究。首先,考虑尾流效应的风电制氢机组的协同控制可有效提高约3.05%的年期望制氢量。进一步,相比于电解池容量空间均匀分布方案,文中所得出的边缘大、内部小的最优容量空间配置方案可降低海上风电制氢的平准化制氢成本,验证了所提优化模型的有效性。     

电池储能提高电力系统调频性能分析

针对同功率电池储能系统对火电机组调频替代能力量化不明确的问题,通过分析对比电池储能系统与火电机组调频的原理,确定储能调频在频率响应稳定性和快速性方面的优势。从调差系数出发,分析储能对高比例可再生能源调频系统的影响,确定同功率储能对火电机组在提升调频效果方面的优势。定义了储能调频替代的功率和能量指标,并提出储能提高频率最低点的替代指标。最后,根据所提出的相关定量指标,以中国东部某区域电网系统为例,分析了不同扰动场景下多时间尺度的储能的替代能力,验证了电池储能对火电机组的高替代能力。     

高比例可再生能源渗透下的电力市场价值分配机制设计

大力发展可再生能源、构建清洁高效的能源体系已成为贯彻落实能源革命的必然选择。在电力市场环境下,随着可再生能源渗透率的持续提升,传统火电份额被不断占据。由于尚未建立合理的市场机制保障火电提供容量的基本收益,火电企业缺乏为高比例可再生能源提供辅助服务的动力。市场价值分配的核心思想在于按照“谁创造的价值谁分享,谁产生的成本谁承担”来量化市场成员的贡献和价值,并分配利益。为此,提出一种高比例可再生能源渗透下的电力市场价值分配机制。基于Vickrey-Clarke-Groves(VCG)机制,定义一台火电机组的价值为该机组对其他发电资源的替代效益,精准辨识火电为可再生能源并网消纳付出的真实成本,从而激励火电机组真实报价,主动预留辅助容量,形成高比例可再生能源电力市场互利共济的格局。     

电力市场环境下虚拟电厂经济效益敏感因素分析

随着我国对新型电力系统建设要求的不断明确,虚拟电厂（virtual power plants,VPP）的建设得到了业界的广泛关注。然而,在虚拟电厂规模化推进建设和运营过程中,市场化环境下的经济效益影响因素尚未得到充分研究。针对此问题,对虚拟电厂的建设投资成本、运营成本和收益情况进行梳理,构建了虚拟电厂经济效益模型;进一步,在市场化收益的视角下选取敏感因素,提出虚拟电厂参与不同市场交易品种的经济效益分析方法;最后,给出算例验证,讨论了虚拟电厂经济效益在不同敏感因素条件下的变化趋势。研究结果可为新型电力系统市场环境下的虚拟电厂合理有效回收成本、参与市场交易提供客观的评价方法支持。     

多干扰情况下的电力系统闭环辨识研究

电力系统中多处负荷投切与变化等随机性质小扰动,导致系统响应始终存在类似噪声的小幅波动.本文提出利用广域测量类噪声信号辨识被控电力系统模型,及时准确地反映系统当前运行特性,进而解决因仿真模型及参数误差造成的系统分析及控制器设计可信度难以评估等难题.重点对多干扰情况下的系统模型闭环辨识问题进行理论性研究,包括闭环可辨识性、辨识一致性及收敛性等方面,分析得出类噪声环境下要实现系统闭环辨识需具备的条件,并对理论研究结果进行了仿真验证.