基于无模型算法和电动汽车辅助调节的新能源电力系统频率协调控制

为解决风电并网导致电力系统频率偏差过大的问题,设计了一种基于无模型负荷频率控制和电动汽车辅助调节的频率协调控制策略,能够在系统受到风电和负荷扰动时对其频率偏差进行快速调节。利用新能源电力系统的频率偏差设计了无模型自适应滑模负荷频率控制器,对传统机组进行二次频率调节。同时为充分利用电动汽车的快速响应能力,采用分频技术将区域控制高频偏差信号接入集群电动汽车控制中心作为调频参考指令,使得电动汽车参与辅助系统调频。最后通过Matlab/Simulink软件在不同的工况下进行对比分析,仿真结果验证了所提出策略的有效性。     

计及配电网拥塞的集群电动汽车参与二次调频方法研究

随着电动汽车数量的增多,具有快速响应能力的电动汽车在参与电力系统调频服务中得到广泛关注,但现有研究在利用电动汽车参与电网调频时往往忽视了电动汽车参与调频过程中由于集中充电可能导致的配网拥塞问题。为此,提出一种计及配电网拥塞的集群电动汽车参与二次调频方法。首先,介绍集群电动汽车参与电网调频的调度结构框架;其次,提出考虑电动汽车荷电状态的调频容量分配策略;然后,提出基于拥塞指数因子对电动汽车充放电功率进行调整的控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真进行算例分析,验证了所提控制策略的优势,结果表明：该策略可以在避免配电网拥塞的同时,保证系统频率波动不超过0.1Hz。     

基于ELM预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略

高比例新能源电网中,功率与频率变化存在很强的非线性,自动发电控制（AGC）作为电网调节频率的主要控制手段,目前的控制方式无法很好地适应强非线性特性电网的调频需求。鉴于此,提出了基于极限学习机（ELM）预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略。其特点在于通过ELM算法和历史运行数据,建立电网功率变化与频率变化的实时频率预测模型,进一步基于预测模型分析AGC调节机组的调频能力,按照调频能力优化AGC的区域功率控制需求功率分配。其优势在于通过机器学习拟合频率非线性调节规律,优化AGC频率控制,提高系统频率调节的快速性和可靠性,从而提高含新能源电网稳定性。最后通过电网SCADA实际数据建立预测模型并验证其准确性和实时性,并通过应用实例证明所提策略可以实现快速稳定调频。     

电动汽车移动储能辅助频率控制策略的研究

大量电动汽车接入电网后,不仅可以作为可控充电负荷存在,也可以作为移动储能装置为电网提供服务与支持。首先分析了电动汽车参与电网频率控制的优势,介绍了一种移动储能辅助调频系统的结构框架及工作机理。基于电力系统频率调节控制基本动态模型,建立了电动汽车参与电网一次、二次频率调节控制的模型。在此基础上,针对相关研究较少考虑电动汽车车辆属性的特点,提出了计及车辆限制和用户需求的电动汽车参与电网频率调节的控制策略。该策略能够满足车辆用户用车时间和容量的个性化需求,同时有效避免了荷电状态超限和充放电电流倍率过大对电池造成的不利影响。最后,通过两个算例对提出的模型和控制策略进行了研究分析,验证了模型与策略的可靠性。     

智能配电系统环境下的电动汽车调频竞标模型

智能配电系统的发展使电动汽车得以为电力系统提供频率调节等辅助服务,提出的调频竞标模型建立在电动汽车车主、运营商以及电网调度三方信息交互的基础之上,首先利用车主提供的电动汽车状态参数确定每辆电动汽车在调频时刻的调频潜力,加和所聚集电动汽车的调频潜力得到电动汽车运营商的调频容量及竞标曲线,进而通过调频市场的竞标机制满足电网的调频需求,最后根据中标结果控制相应的电动汽车提供调频服务。仿真结果表明,除了部分出行高峰时期的向上调频信号,电动汽车可以很好地满足调频需求,平抑新能源和负荷波动,并且经济性分析显示电动汽车可以通过为电网主动提供调频服务而获得一定的经济收益。     

考虑插入式电动汽车的电力系统调频控制

插入式电动汽车作为分布式可控负荷接入智能电网并参与电网调频,越来越受到关注。为了实现大规模插入式电动汽车参与电网的调频控制,借助车辆到电网(V2G)技术,实现能量在电动汽车和电网之间的流动。考虑电池的充电/放电特性,构建响应系统频率偏差的插入式电动汽车功率调整模型。在此基础上,进一步提出考虑插入式电动汽车参与调频的电力系统动态模型。最后,SIMULINK仿真结果表明该模型能够很好地响应系统频率偏差,对提高系统频率的稳定性以及实现电网的快速恢复具有重要意义。     

应对大功率缺失故障的负荷分散调频控制策略研究

为应对电网大功率缺失故障引起的频率安全问题,需要辅助以负荷侧调节手段。负荷主动响应技术能够在不影响用户用电体验的前提下,自主监控电网频率变化并快速调节自身用电量,丰富了系统的调频手段。分析了主动响应负荷的调频特性,提出了一种主动响应负荷的分散动作策略。仿真结果表明,采用分组分散响应策略后,能够有效避免负荷集中响应的过调或欠调现象,有助于快速维持电网功率平衡和频率稳定。     

基于改进时间延迟环节的集群电动汽车参与电网调频的动态特性研究

电动汽车数量的增多和其快速响应功率控制指令的优势使其在电力系统调频服务中得到广泛关注,从需求响应的角度看,考虑电动汽车参与系统调频的动态特性是增加电网弹性的有效途径之一。首先介绍了集群电动汽车参与电网调频的分层分布式控制的结构框架与市场机制;其次,基于集群电动汽车的动态响应模型,建立了基于改进时间延迟环节的集群电动汽车参与电网一、二次调频的动态模型,讨论了集群电动汽车参与电网调频的时间延迟参数设置对于调频动态特性的影响。然后,提出了计及车辆限制和用户需求个体差异性的电动汽车参与电网调频的控制策略。最后,通过3个算例进行多场景定量模拟。仿真结果表明:相比于目前已有的电动汽车参与电网调频模型中参数普遍采用平均值的方法,文中所建立的一阶时滞模型更接近实际响应情况,且能抑制频率超调。     

需求响应参与电力系统调频的模糊控制策略

针对传统电力系统调频响应延时长、机组能耗大的问题,提出了一种需求响应参与电力系统调频的模糊控制策略。该策略从需求侧入手,将变频空调作为可控负荷;按照变频空调的出力能力,将参与电力系统调频的所有变频空调进行分类,并引入权重因子,实现对不同类型变频空调的聚合控制;根据系统的运行状态,通过模糊控制规则调节参与需求响应中各类变频空调的出力,辅助发电机组改善系统的动态调频性能。仿真实验结果表明,采用该策略可显著提高频率调节速度和降低超调,并在一定程度上降低调频能耗,有助于改善电网的调频性能。     

储能协助风电机组参与电网调频控制策略研究

风机通过电力电子设备连接至电网,当转子动能与系统频率解耦,无法为电网频率变化提供惯性支撑,随着系统中风电比例的增加,系统频率稳定受到严峻挑战。文中提出一种变系数综合惯性控制方法,风机能够根据频率的扰动灵活调节输出功率;在此基础上,提出结合桨距角备用控制协同调频方法,通过对风速的分段处理,使风电机组参与电网调频具有针对性;为进一步优化风电机组调频性能,风电并网系统增加了储能装置,通过对风储系统惯性进行详细分析,提出了一种风储系统联合调频控制策略,采用模糊控制策略对中高风速区间风储出力分配制定相应的规则,实时调节储能出力系数。最后对风储调频策略进行仿真验证,结果表明,所提方法能有效改善风电机组调频效果,保证高比例风电并网的频率稳定。     

基于AGC的光伏电站一次调频控制

逆变器调节速度快,且利用光伏电站的调频能力可降低常规调频备用容量,光伏电站深入参与电网一次调频将是一种很好的选择。本文在光伏电站自动发电控制(AGC)系统基础上增加光伏电站有功-频率下垂控制特性,使光伏电站在无需额外硬件增加或改造基础上实现AGC和一次调频功能一体化集成;其次,增加一次调频和AGC配合策略,实现二者无缝配合;最后,针对有功功率跟踪能力的不足对有功分配策略进行改进,提高了有功功率控制精度,提升了调频贡献能力。经过西北电网组织的新能源电站快速调频试验的验证,基于光伏电站自动发电控制系统的光伏电站一次调频控制具备较好的响应速度和调频贡献能力,能够为电网频率稳定提供支撑作用。     

各类型电动汽车集群参与系统调频的可控数量动态变化评估

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,通常把电动汽车作为能量储存系统参与电网互动,并未考虑其作为交通工具的主要特性。事实上,只有处于可控状态的电动汽车,才能通过电动汽车与电网互动（vehicle-to-grid, V2G）技术向电网提供频率调整辅助服务,即电动汽车参与电力系统调频。因此,要研究电动汽车如何有效响应系统调频控制信号及其对系统频率的影响,首先应研究可控电动汽车数量的动态变化情况。为此,提出了基于蒙特卡洛的电力系统调频可控电动汽车数量动态变化模拟算法,该算法可在缺乏大量电动汽车实际运行数据的情况下,计算出各时段处于可控状态的各类型电动汽车数量及可控电动汽车总数,以有效研究电动汽车对系统频率影响。最后,通过仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。     

规模化电动汽车参与电力系统二次调频研究综述

大规模可再生能源并入电网使电力系统频率稳定支撑能力下降,给电力系统二次调频带来新的问题与挑战,电动汽车由于集群庞大且具有准确快速的动态响应能力而成为新型调频资源。首先,对规模化电动汽车参与调频辅助服务系统框架进行总结,从可调节容量直接量化和能量可行域两方面对电动汽车集群可调节容量量化方法进行归纳;然后,从模型、方法和应用等多个角度,对电动汽车参与电力系统二次调频的日前优化调度和实时控制过程展开综述;最后,对规模化电动汽车参与电力系统二次调频未来的研究方向和关键技术进行了展望。     

基于一致性算法的直流受端电网分布式调频资源协同频率控制

直流受端电网中大容量直流功率的馈入和大量分布式光伏及储能经电力电子变换器接入,导致受端电网同步机电源逐渐被取代,系统等效惯量下降,严重影响了受端电网的频率特性。因此,挖掘电网调频资源、增加电网频率控制的灵活性十分重要。针对上述问题,基于一致性算法,提出了利用受端电网中配电网的分布式调频资源,包括分布式光伏、储能、柔性负荷等协同参与电网一次调频的分布式控制方法。该控制方法能够有效应对由于调频资源数量大而导致的计算难度增大问题,并可通过定时刷新分布式调频资源的运行状态并自适应计算频率响应系数,实现在故障发生时快速响应频率变化。通过对等效直流受端电网中配电网调频资源以不同控制策略参与频率调节的仿真对比分析,验证了文中方法对直流受端电网频率调节的有效性及经济性。     

考虑规模化电动汽车入网的电网调频控制策略

介绍了电动汽车常用的几种电池特性,建立了电动汽车电池模型。搭建了电动汽车参与电网调频的模型,分析了电网的几种运行状态,提出了电网不同运行状态下的一种基于二次调频的电动汽车调频控制策略。该控制策略根据电网的实时运行状态,同时充分考虑频繁充放电对电池寿命的影响,给出对不同电池状态电动汽车的控制策略。算例分析表明,采用电动汽车参与电网调频有助于提高频率质量,改善了系统的频率控制特性。     

基于VMD和MPC的电动汽车-火电机组联合调频控制

合理的调频指令分配策略以及有效的指令跟踪控制方法是利用集群电动汽车(aggregate electric vehicle, AEV)联合火电机组开展调频控制、改善调频质量、提高调频经济性的关键。基于此,文中提出基于变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和双层模型预测控制(model predictive control, MPC)的AEV参与系统调频控制策略。首先,设计AEV联合传统火电机组的频率协调优化控制结构,建立火电机组及负荷频率控制模型,同时将AEV转化为虚拟调频单元,构建在AEV参与下系统单区域多机组负荷频率控制模型;然后,利用VMD将电网调频指令信号分解为含不同频率成分的本征模态函数,整合高频分量作为AEV的调频指令,低频分量作为火电机组群的调频指令,并通过双层MPC分别在AEV和火电机组群内部实现调频指令的优化再分配及跟踪控制;最后,对所提控制策略进行仿真验证。结果表明所提控制策略可实现对系统频率的有效调节,且兼顾了调频的经济性和动态性能。     

双馈风电机组参与电网一次调频的控制策略

由于现有风电机组不能响应电网频率的变化,不增加电力系统的转动惯量,大规模风电接入将对电网频率稳定性构成威胁。基于双馈风电机组的控制特性,提出一种实用化的风电参与电网调频的控制方法。采用分段控制的方式,要求风电机组在一定的频率范围内参与调频。基于转子动能控制原理,在电网频率上升到该范围时通过吸收部分转子动能减少风电机组的有功出力,实现风电机组的频率控制。最后在电力系统仿真软件中搭建风电调频控制的电网模型并以大规模地区实际电网为例进行仿真,研究风电参与电网调频的作用。仿真结果表明,风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据。     

电动汽车群自组织协调下垂调频控制方法

在规模化电动汽车接入电网背景下,协调控制电动汽车群的充放电功率,可使之成为对电网有益的储能调频工具。文中从剩余电量的角度研究了电动汽车集群的自组织分类方法,设计了一个自组织神经网络,将电动汽车群根据电量划分为几个在数学空间上相近的类。以聚类结果为基础,根据不同类中电动汽车的电量水平,提出一种自适应调节下垂系数的电动汽车充放电控制终端变参数下垂调频控制方法。仿真结果表明,应用文中提出的控制方法,规模化接入电网的不同电量水平的电动汽车将自组织地按各自容量比例分担电网峰值负荷、消纳电网富余电能,满足电网调频需求。     

结合车主期望的充换电站辅助调频策略

随着可再生能源的高渗透与新型电力系统构架的不断完善,电动汽车既可作为可控负荷,也可作为分布式电源,具有优良的调频特性。为此,提出了一种结合车主期望的充换电站辅助调频策略。首先,基于入/离网时间、入网/期望荷电状态量、电动汽车充放电限制等车主期望建立电动汽车充/放电能力评估模型。其次,结合电动汽车充/放电能力与有功-频率特性曲线建立电动汽车双层控制的调频模型。最后,考虑电网侧和车主侧的需求,提出充换电站参与电网调频策略。仿真结果表明,所提控制策略在满足车主期望及电动汽车自身限制的情况下可有效调节电网频率、提高电网安全稳定运行水平及灵活性。     

电动汽车协助火电机组参与调频辅助服务优化控制策略

高比例可再生能源接入电网使得系统频率控制难度提升,电力系统二次调频面临新的挑战。为此,提出一种电动汽车(electric vehicle, EV)协助火电调频机组参与辅助服务市场的优化控制策略。在调频指令分配比例优化阶段,考虑调频成本及电池补偿成本,最大化调频商收益为目标,提出滚动优化控制策略。在EV充电站响应阶段,考虑站内各EV荷电状态及可调容量,采用分区分级动态调节充放电功率控制方法响应调频责任。最后,搭建含EV电站的两区域互联电力系统模型,对该调频策略的性能及经济性进行仿真分析。结果表明,所提策略有效降低了频率响应偏差,同时提高了调频商的经济收益。