考虑可控负荷的多区域电力系统分布式模型预测负荷频率控制

由于同步发电机的惯性较大,导致传统的集中式负荷频率控制模式反应不够迅速,而用户侧具有快速响应能力的可控负荷资源为系统的频率调节提供了新机遇。研究了考虑用户侧可控负荷资源主动参与系统频率调节的多区域互联电力系统分布式模型预测负荷频率控制问题。通过建立的含可控负荷的多区域互联电力系统负荷频率响应模型及自动发电控制模型,基于连续时域交替方向乘子法和分布式模型预测控制方法,提出了一种用户侧可控负荷资源主动参与的多区域互联电力系统分布式模型预测最优负荷频率控制模型。基于修改的IEEE39节点三区域互联电力系统进行仿真验证,结果表明所提考虑可控负荷的分布式模型预测控制策略可显著减少系统恢复至稳态所需的时间。分布式控制策略的控制自由度更高,增强了系统的可控性。     

电力工业复杂系统模型预测控制——现状与发展

模型预测控制是一种优化控制算法,其突出优点在于控制算法嵌入显式过程模型并且直接考虑被控过程的输入、状态和输出的约束条件,近年来成为电力工业复杂系统研究的热点。该文全面综述了模型预测控制在电力生产过程和电力系统自动发电控制中的应用现状。在电力生产过程控制中,模型预测控制可实现子系统的节能控制,也可实现机炉协调控制以满足约束条件下跟踪负荷需求。监督预测控制可实现厂级优化控制。在电力系统自动发电控制中,模型预测控制可满足发电机变化率约束,减少机组疲劳和磨损,符合CPS标准。最后阐述了理论与应用方面有待进一步研究的几个主要问题。     

模型预测控制在永磁同步电机系统中的应用发展综述

随着数字技术的发展,模型预测控制(MPC)已经广泛应用于交流传动系统。首先介绍了经典MPC策略——有限控制集MPC和连续控制集MPC的原理。其次综述了多步预测控制、多矢量预测控制、具有参数鲁棒性的预测控制、广义模型预测、显式模型预测这些常见的改进MPC的研究现状,并提出相关研究思路。最后,根据MPC的应用需求和研究现状,展望了未来需要进一步深入和拓展的研究方向。     

分布式发电优化配置研究综述

随着智能电网成为当前研究热点,作为其重要功能组成的分布式发电将在电力系统中得到越来越广泛的应用,分布式发电的优化配置问题变得尤为重要.文中针对分布式发电的优化配置问题进行了综述,对其国内外发展现状做了概括和分析.具体给出了几种常见的优化配置模型,重点介绍了建立在单目标优化基础上的分布式发电多目标综合优化配置模型;总结了分布式发电的优化配置方法,将其归类为解析方法、启发式方法和随机优化方法,还介绍了多目标函数的处理方法.最后探讨了组成微网的分布式发电的优化配置问题,并展望了分布式发电和微网优化的未来发展方向.     

分布式协同控制方法及在电力系统中的应用综述

为了满足传统电网向智能电网转型的需求,对电力系统中分布式协同控制算法的国内外研究现状进行梳理.首先,对比分析了传统集中式控制与分布式控制的优缺点,总结了包括事件触发一致性算法等分布式协同控制算法的研究现状;然后,分析了分布式协同控制算法在虚拟发电厂、经济调度、微电网频率控制以及配电网无功优化领域的典型应用;最后,对电力系统中分布式协同控制的发展趋势进行了展望,指出该研究领域亟需解决的问题和未来发展的方向.     

含风电电力系统有功功率模型预测控制方法综述

模型预测控制(model predictive control,MPC)是一种先进的优化算法,其优势在于通过滚动优化和反馈校正弥补预测模型精度不高的缺点,抑制扰动,提高鲁棒性。近年来已成为应对大规模风电并网不确定性建模的研究热点。该文全面梳理基于模型预测控制的大规模风电并网的电力系统有功功率控制领域中的发展现状,特别是对以随机模型预测控制、分布式模型预测控制和鲁棒模型预测控制为主要形式的模型预测控制方法在应对不确定性建模问题方面进行深入分析,以风电机组–风电场–风电集群与常规电源有功和频率控制为主线,阐述模型预测控制方法的优点和缺点并加以评述,并对MPC的分解协调策略和求解效率进行归纳和总结。最后凝练了若干个基于MPC的大规模风电并网关键问题,并展望了MPC在电力系统控制应用的研究方向。     

基于多代理技术的分布式模型预测长期电压稳定紧急控制

将分布式模型预测控制方法应用于电力系统长期电压稳定紧急控制器设计,重点解决如何将大系统的在线滚动优化问题转化为若干个子系统的在线协同优化问题。在寻优过程中,利用各子系统优化目标函数的凸组合构造全局优化目标函数,通过迭代和网络通信共同求解该分布式优化问题,使系统达到纳什均衡点的收敛性得到提高。此外,根据分布式模型预测控制算法和多代理技术之间的共同性,利用Matlab和JADE在优化计算和面对代理编程方面的优势,提出并构建一种适用于分布式模型预测控制算法的多代理系统,在各子系统间实现了对滚动优化问题的并行求解。新英格兰10机39节点系统上的仿真计算验证了所提方法的有效性。     

分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述

分布式发电以其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点与大电网日益联合运行，给现代电力系统运行与控制带来巨大的变化。它既可以满足电力系统和用户的特定要求，如削峰；又可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和和经济性。因此，研究分布式发电具有重要的理论意义和重大的应用价值。文章简要介绍了新型分布式发电技术，综述了分布式发电在电力系统的应用研究现状，并探讨了分布式发电的未来研究方向。     

面向电网辅助服务的虚拟储能电厂分布式优化控制方法

虚拟储能电厂是实现大规模分布式储能并网的有效手段。构建了协同用户侧储能单元的分布式控制方法,使得虚拟储能电厂既可满足电网运营商的实时功率请求,又能够为配电网提供局部电压支持,有效参与电力系统辅助服务。该控制方法基于分布式优化算法,利用了一类对偶一致性交替方向乘子法,实现了所建立模型预测控制问题的完全分布式求解,能快速协调分布式储能,平抑可再生能源出力波动对电网影响。基于IEEE 33节点与119节点系统的仿真算例验证了虚拟储能电厂与该分布式模型预测控制策略的有效性。     

基于模型预测的分布式电压协调控制

电力系统电压控制是维持系统电压水平的重要环节.文中基于模型预测控制理论和方法,利用分解协调法及辅助问题原理构造了分布式电压协调控制模型,实现了电压预测控制模型及结构的分解,使全局集中的优化问题转化为若干个只需本区域系统模型及数据的可分布式协调求解的子优化问题,有效降低了优化问题的求解规模,提高了计算和控制的灵活性及安全性.仿真结果表明,该方法能有效地控制系统电压,防止电压失稳,获得与集中电压预测控制相似的控制效果.     

基于改进模型预测控制的微电网能量管理策略

微电网中分布式电源出力具有间歇性、波动性等特点,并且负荷形式多样,分布式电源和负荷的不确定性会导致微电网能量优化的不确定性。为了更好地解决上述问题,提出了一种基于改进模型预测控制(MPC)的双层多时间尺度微电网优化策略。传统MPC优化中某些模型参数固定,难以及时处理系统中的突发扰动;并且传统MPC的单个优化周期时长有限,难以处理一些与时间相关或影响优化结果全局性的复杂约束。根据微电网中不确定性因素及复杂约束提出MPC的自适应改进,能更好地适应微电网设备投切灵活、发电功率受外界影响大等特性,更好地保障系统的鲁棒性与优化的精确性。基于日前计划优化出未来的能量分配及负荷调度;在日内基于改进MPC并参考日前优化结果进行实时能量优化,从而使目标更优,提高结果的准确性。最后应用MATLAB进行仿真,证明了所提策略的适用性和准确性。     

基于模型预测控制的单位功率因数电流型PWM整流器

传统的模型预测控制(model predictive control,MPC)采用基于脉冲响应的非参数模型作为预测控制模型,计算复杂,很难直接应用到快速的实时控制系统领域。该文提出了一种改进的MPC,并将此改进的MPC技术成功地引入到电流型PWM整流器(current source PWM rectifiers,PWM-CSR)的功率因数校正系统中。改进的方法从PWM-CSR控制量与被控制量的传递函数入手,得出整流器的一阶差分方程作为预测控制模型,同时省略传统模型预测控制(MPC)中参考轨迹这一不确定因素,因而克服了传统MPC计算量大,实现困难的缺点,并保留了传统MPC反馈校正、滚动优化的优点。在用DSPTMS320LF2407A为开发平台的实验样机结果表明:改进的MPC用于PWM-CSR的功率因数校正系统中,具有优良的稳定控制性能和快速的动态响应性能。     

基于模型预测控制的光热-光伏系统多时间尺度无功优化控制策略研究

针对光热-光伏系统无功控制问题,提出一种基于模型预测控制MPC(Model Predictive Control)的多时间尺度无功优化控制策略。在日前优化同步发电机与光伏逆变器无功出力的基础上,日内采用基于MPC的滚动优化及反馈校正控制思路,利用动态无功补偿设备控制母线电压。通过基于灵敏度的电压预测模型,预测未来多个时刻电压运行状态。在此基础上,以未来多个时刻预测电压控制偏差最小为优化目标,建立日内滚动优化模型,得到动态无功补偿设备的无功控制计划,并通过电压控制偏差反馈校正,完成日内无功电压的模型预测控制。以中国敦煌地区光热电站与光伏电站所组成联合发电系统为仿真算例,通过与传统多时间尺度无功优化控制策略对比,验证该控制策略在提高系统汇集母线电压和光热、光伏电站PCC母线电压的稳定性的可行性与有效性。     

考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制

综合考虑直流系统整流侧和逆变侧控制量的调制,协调交流系统和直流系统各控制量,提出了一种考虑直流调制的交直流系统中长期电压稳定协调控制方法。首先,推导出换流母线电压对整流侧和逆变侧换流器传输功率的灵敏度解析表达式,并基于轨迹灵敏度建立以节点电压轨迹偏差和控制代价最小为综合目标的模型预测控制优化模型。然后,根据对系统控制轨迹的预测,进行交直流系统控制数量自适应调整和控制地点优选,以提高模型预测控制的效率,协调交直流系统各控制量进行电压滚动优化控制。最后,对交直流混联系统进行仿真,结果表明针对不同的故障场景,所提控制方法均能有效调制直流系统传输功率和熄弧角,全面协调交直流系统的各种控制手段,提高系统中长期电压稳定性。     

电机系统模型预测控制研究综述

近年来,模型预测控制(MPC)的理论和技术得到了长足发展,应用前景广阔。介绍了MPC的基本原理;简要对比分析了国内外电机系统MPC技术的研究概况。研究了有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)应用于电机驱动系统的控制方案。总结了FCS-MPC关于价值函数设计、计算量降低、矢量作用个数以及鲁棒性提高等方面的研究思路。展望了未来FCS-MPC技术需要进一步深入和拓展的研究方向。     

动态电压恢复器的模型预测控制

为了提高动态电压恢复器的响应速度和稳态精度,提出了基于模型预测控制的控制策略,详细分析了控制器参数设计方法。在分析动态电压恢复器主电路模型的基础上,采用内环电流控制器对模型进行改进,得出模型预测控制所需的被控对象一步预测模型,设计了模型预测控制器。所提控制算法克服了基于非参数预测模型的模型预测控制由于算法复杂、参数调整困难,计算量大,很难直接应用到电力系统这样的快速实时系统中的问题,同时实现了预测控制滚动优化、反馈校正的优点。在满意的稳定精度下,明显提高了系统的动态响应速度。与经典控制策略的实验对比分析,     

大规模海上风电场的双层分布式有功控制

传统集中式的风电场有功控制策略在风电场规模较大时面临中央控制器计算负担重、鲁棒性差等问题,完全分布式控制的收敛性受通信延迟和迭代次数的影响显著.为此,提出了一种双层分布式的控制结构.上层控制基于分布式一致性算法进行设计,降低通信系统的建设投资和缓解集中控制器的求解负担.下层控制采用基于模型预测控制(Model Pred...     

逆变器模型预测采样时间与误差关系仿真分析

模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是电压型逆变器(Voltage Source Inverter,VSI)电流跟随控制装置定频调制的典型方法,得到了广泛的应用。论文使用统计的方法研究MPC的采样时间与跟踪误差(方差)的函数关系。该函数关系是研究和解决逆变器切换优化问题的基础。仿真结果可得出采样时间与跟踪误差呈线性关系的结论。     

Decentralized model predictive‐based load‐frequency control in an interconnected power system concerning wind turbines

This paper presents a load‐frequency control (LFC) design using the model predictive control (MPC) technique in a multi‐area power system in the presence of wind turbines (WTs). In the studied system, the controller of each local area is designed independently such that the stability of the overall closed‐loop system is guaranteed. A frequency response model of the multi‐area power system including WTs is introduced, and physical constraints of the governors and turbines are considered. The model was employed in the MPC structures. Digital simulations for a two‐area power system are provided to validate the effectiveness of the proposed scheme. The results show that with the proposed MPC technique the overall closed‐loop system performance shows robustness in the face of uncertainties due to governor and turbine parameter variation and load disturbances. A performance comparison between the proposed controller with WTs and MPC without WTs and a classical integral control scheme is carried out, confirming the superiority of the proposed MPC technique with WTs. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.