基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

光储微电网逆变器有限集模型预测控制

针对光储微电网并网稳定问题提出了一种有限集模型预测控制（FCS-MPC）方案。储能系统双向DC/DC变换器采用电压电流双环控制,以稳定直流母线电压。建立并网逆变器离散化数学模型,将逆变器输出电流作为成本函数控制量,构建电流预测控制器。逆变器电流采用前2步预测,并使用矢量角补偿法对控制过程进行延时补偿。利用MATLAB/Simulink搭建光伏储能微电网仿真模型,对比分析传统控制和模型预测控制的电压电流响应。结果显示,所提方案在负载变化和光伏功率波动情况下,能提高直流母线电压稳定性,减小并网电流畸变率。     

基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统调频优化策略

与传统火电系统参与调频相比,利用风火储联合系统进行调频在风电消纳率、节能减排等方面有天然的优势。然而,风电的不确定性波动对风火储联合系统参与调频的策略制定提出了挑战。因此,文章提出了一种基于鲁棒模型预测控制的风火储联合系统参与频率调节的优化策略。根据风火储联合系统参与一次调频的工作原理,搭建了含RMPC的风火储联合系统调频框架;分别建立风、火、储的响应模型,计及各元件运行限制与系统一次调频功率平衡等多重约束,构建以风电机组出力不确定性最大的情况下使系统调频成本最低的双层鲁棒优化模型;采用强对偶理论实现min-max双层鲁棒优化模型的单层化,同时采用前向差分法对风电出力和负荷波动的不确定性约束进行线性化改进,实现模型求解的加速;在MATLAB/Simulink中对所提的优化策略进行算例求解分析,证明了所提方法的调频效果具有显著提升。     

光储系统中双向变换器的模型预测控制方法北大核心

针对光储系统中双向Buck/Boost DC-DC变换器,提出了新的基于模型预测控制(MPC)的方法。该方法通过建立系统模型来预测下一时刻变换器中所有可能的开关状态所对应的目标函数值,然后通过最小化目标函数值确立下一时刻的开关状态,使系统控制目标达到最优。将所提出的新的控制方法与原有的传统PI控制方法进行了仿真比较,仿真结果表明模型预测控制方法不仅实现了母线电压的稳定,使其超调控制在1.25%以内,而且使双向DC-DC变换器工作模式之间的切换时间缩短。     

基于模型预测的虚拟同步机控制储能调频研究

储能虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)控制接入电网能够有效提升未来高比例可再生能源与高比例电力电子设备的“双高”电力系统的惯性,抑制系统受到外界扰动时的频率波动。以调频为控制目标,应用模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)对储能变流器VSG的输入功率进行自适应控制,能够进一步改善扰动时的系统频率响应。通过建立储能变流器VSG的预测模型,设计了关于频率增量与输入功率加权平方和的代价函数。通过二次规划计算出最优控制序列,对VSG有功功率输入值进行实时的修正。结果表明,该方法可以提升系统惯性,有效抑制功率波动时的最大频率偏移与最大频率变化率。相比于传统控制方法,系统频率变化率得到了有效的改善。     

光储系统参与电网调频及调峰的综合控制策略

针对新能源发电逐步取代火电导致电网调频能力下降的问题,搭建了一种光储(photovoltaic-energy storage,PV-ES)系统模型,提出利用逆变器空闲容量参与系统调频/调峰的控制策略;设置储能电池禁用区、调频区、调峰充电区、调峰放电区4类荷电状态分区,保证储能电池的调峰和调频2种模式能够协调运行;构造了...     

基于SOC预测的火储联合调频控制策略

随着常规火电机组和储能系统联合参与调频在电力系统中取得规模化应用,储能系统和火电机组联合调频控制策略成为二次调频的关键问题。基于两阶段储能荷电状态(state of charge, SOC)实时预测方法,对调频系统完成跟踪自动发电控制(automatic generation control, AGC)指令后的荷电状态进行主动预测;参考预测所得SOC数据和AGC指令,得到兼顾系统调频能力及储能SOC状态的联合前馈控制指令,确定火电机组和储能系统不同状态下的出力目标,实现储能和火电机组对AGC指令跟踪的互补协调运行。同时,在储能系统内部引入基于荷电状态的储能单体均衡策略,优化储能系统SOC一致性,提升储能系统整体动作深度。在MATLAB/Simulink中构建联合调频典型场景,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明,所提控制策略在优化AGC指令跟踪效果、提升系统综合调频指标及改善储能单体SOC状态等方面具有显著优势。     

基于AGC调频分区控制的光储联合系统参与市场投标策略

为充分发挥光储联合系统提供调频辅助服务的能力、提高联合系统的收益,提出了一种基于自动发电控制(automatic generation control,?AGC)调频分区控制的光储联合系统参与市场的投标策略。首先,考虑了光储系统运行特性和电网频率波动不确定性,提出了光储系统参与能量-调频市场的日前-实时两阶段交易方法。其次,提出了光储系统参与AGC的实时调频控制方法,根据区域控制偏差所处控制域动态分配光储系统所承担的调节量。然后,构建了光储联合系统参与电力市场的多时间尺度投标优化模型,其中日前市场考虑了潜在的实时能量偏差,实时市场利用滚动优化方法反馈校正多种不确定因素。最后,通过算例分析验证了该策略在充分考虑电力系统频率安全稳定的前提下,使利润增加了14.9%,显著提高了光储联合系统的收益。     

储能电站安全参与电网一次调频的优化控制策略

为安全实现储能系统对电网准确快速调频,对于系统频率偏移引起的有功率需求,提出一种考虑荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)的储能辅助调频自适应优化控制策略,该策略依据储能单元实时状态决定多组储能单元参与电网一次调频的最优投切情况,在频率变化初期多组储能单元...     

大规模储能参与电网调频的双层控制策略

风电等可再生能源大规模并网,其间歇性和波动性的出力特性会给电网带来机组调频容量不充足、调频效果不理想等调频问题。为此,文中提出一种大规模储能参与电网调频的双层控制策略。首先,基于复频域分析提出区域调节需求信号分配模式和区域控制误差信号分配模式的切换时机判据。然后,全面考虑不同调频电源的技术特征,提出大规模电池储能和火电机组协调响应系统自动发电控制指令的双层控制策略,在上层基于电源调频成本函数实现多约束条件下的功率经济分配,在下层基于模型预测控制实现频率分布式优化控制。最后,通过仿真验证了文中所提策略的经济性和有效性。     

风储联合调频下的电力系统频率特性分析

风电高渗透率下,电力系统对风电场频率调节能力提出了技术要求.考虑风机惯性控制和变桨距控制的频率响应能力,提出将储能与风电自身调频手段相结合,参与系统频率调节.利用储能的柔性控制作用,弥补风电机组自身惯性控制时间短和变桨控制响应慢的不足,提高了电力系统频率稳定性.在风电场和储能系统频率特性模型的基础上,建立了风储联合调频下电力系统的频率特性模型,对比分析了风电调频、储能调频和风储联合调频下的电力系统频率特性,以及储能的容量配置需求.算例分析表明,风储联合调频需求的功率和容量仅为储能单独调频的67％和11.1％,降低了储能配置成本,提高了储能参与风电调频的经济可行性.     

计及电网频率稳定的抽水蓄能电站控制策略研究

针对抽水蓄能电站参与系统频率调节问题,分别研究了定速与变速抽水蓄能电站对区域电网频率稳定的调节作用。对于定速抽水蓄能电站,分析了不同网架结构下定速抽水蓄能电站基于负荷频率调节效应的频率恢复结果;对于变速抽水蓄能电站,建立PSCAD平台下可变速抽水蓄能电站机组的数学模型,基于ω-f曲线自适应整定比例-积分-微分（PID）控制器环节参数,实时控制抽水蓄能机组电机转速调节系统频率。仿真分析表明,定速与变速抽水蓄能电站均能有效实现电力系统能量存储与时序转移,调节供需失衡进而保障系统频率稳定。     

风储联合系统调频控制策略研究

风力发电作为一种可再生能源发电在电网中的渗透率逐年升高,其具有的随机性、波动性和间歇性给电力系统的安全稳定运行带来了不利影响。与此同时,储能技术在近年来得到大力发展,其快速性和大范围吞吐性可以弥补风电机组单独运行时所带来的不利影响。首先对风电和储能系统的输出特性进行分析。其次针对风电并网发电在遇到频率波动时不具备惯性的问题,提出了应用储能补偿系统惯量,利用频率变化率作为反馈输入并调节惯量常数K,使风储联合系统作为一个整体对外提供有功功率参与电网调频,再利用Matlab/Simulink仿真验证了本文所提出控制策略补偿系统惯量的有效性。最后仿真对比风电机组单独参与电网调频与风储联合系统调频控制策略,得出风储联合系统参与电网调频的优越性。     

基于改进模型预测控制的电气系统新能源功率波动平滑策略

针对新能源功率波动问题,制定了聚合温控负荷与微型燃气轮机共同抑制电气互联系统联络线功率波动的调控策略.首先,将波动功率进行经验模态分解,然后在建立聚合温控负荷双线性模型与微型燃气轮机数学模型的基础上,提出了基于Lyapunov函数的改进模型预测控制方法,采用改进模型预测控制分别设计了聚合温控负荷与微型燃气轮机的控制律,...     

基于模型预测控制的虚拟电厂储能系统能量协同优化调控方法

随着可再生能源在传统电网中的渗透率逐渐增高,虚拟电厂的概念被提出,旨在有效整合并利用可再生能源。提出了一种基于模型预测控制的虚拟电厂储能系统能量协同优化调控方法,使用长短期记忆神经网络来获取未来一天内虚拟电厂管辖范围内的负荷、风电、光伏出力预测值。在模型预测控制的框架下,以虚拟电厂运行调度的成本最小化为目标,使用一种改进的粒子群寻优算法求解优化过程。仿真结果表明所提方法的有效性。     

混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法

针对随机性强和波动性大的新能源发电系统,为了平滑其出力,提出了一种混合储能系统的功率变换器电流预测控制方法。该方法首先分析了锂电池和超级电容充放电速度的互补特性,以及它们的功率变换器各种开关状态。然后基于模型预测控制建立了锂电池、超级电容器和双功率变换器预测模型。在此基础上,应用模型预测控制设计了混合储能控制系统。在考虑锂电池电流跟踪误差、超级电容器电流跟踪误差、超级电容器损耗和双功率变换器开关管导通数量的情况下,构建了多目标评价函数,并进行了最优开关模式求解。通过实时优化控制系统,输出最优开关模式,既实现了锂电池大电流充放电和跟踪低频变化功率,也实现了超级电容器小电流充放电和跟踪高频变化功率。因此,该方法实现了混合储能系统能量合理分配,延长了锂电池使用寿命,减少了开关动作,提高了系统整体效率。最后,通过仿真验证了所提方法的正确性。     

并网光伏电站的一次调频特性分析

太阳能作为一种可再生、无污染的能源,具有较好的发展前景。当大规模光伏电站接入孤立电网时,将导致系统惯性降低,调频能力不足,威胁到电网的安全运行。针对此,文中改变光伏电站的功率控制方式,设定了光伏电站的减载水平和功频静态特性,使光伏电站参与系统的一次调频。通过在PSCAD/EMTDC软件中仿真分析,表明光伏电站在所提控制策略下实现了一次调频的功能,分担了常规电厂的一次调频压力,减小了系统频率的变化量,提高了系统的频率稳定性,验证了所提方法的有效性。