含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频研究

针对新能源在电网中渗透率不断提高导致系统调频容量和频率响应能力不足的问题,提出一种含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。首先,建立了电解铝工业负荷、废旧矿井抽蓄电站和超级电容频率响应模型。然后,基于模型预测控制理论,以系统状态量和控制量的加权函数最小为目标,设计区域信息互动的分布式模型预测控制器,并提出含废旧矿井抽蓄电站的源-荷-储协同控制调频方法。最后,将分布式模型预测控制器应用在所提源-荷-储协同控制方法中,并在改进的IEEE标准两区域LFC模型中进行仿真。结果表明所提方法可以缩短频率恢复时间,减小最大频差值,改善系统调频动态性能。     

风-铝联合系统协同频率控制策略研究

对于含有大规模新能源接入的联网型高耗能工业电网,新能源功率波动势必造成联络线功率波动以及额外备用容量费用,不利于工业电网经济运行。为深入挖掘源荷两侧调频资源,基于IEEE标准两区域模型,提出一种考虑风 铝联合的源荷协同频率控制策略。首先,基于自饱和电抗器建立电解铝负荷有功功率消耗与直流电压的耦合关系模型。其次,基于电解铝负荷特性提出一种电解铝参与的电网辅助调频策略。同时考虑风机惯性控制的快速频率响应能力,将电解铝负荷与风电机组调频手段结合,联合参与系统频率调节。最后,仿真验证了所提控制策略能有效抑制孤立电网的频率波动,使电力系统具有更强的抗干扰性和更快的动态响应。     

基于状态收缩约束的模型预测负荷频率控制

提出一种基于状态收缩约束的模型预测控制策略(SCC-MPC)。这种控制策略具有一般有限时域模型预测控制的特点，并且在算法中引入了一个状态收缩约束，从而保证了模型预测控制算法的稳定性。对SCC-MPC的名义稳定性、鲁棒稳定性分别进行了分析，并用数学方法证明了SCC-MPC算法的名义稳定和鲁棒稳定。用SCC-MPC策略设计多区域电力系统的负荷频率控制器，仿真结果说明系统在受到负荷扰动时， SCC-MPC控制器使系统频率趋于正常值，区域间的交换功率也趋近于计划值。     

基于模型预测控制的电解铝负荷参与电网频率稳定控制策略

新型电力系统“双高”运行特性给电网频率稳定控制带来严峻挑战,电解铝负荷属于温控负荷,具备功率可调容量大、热惯量大及调节时间快等特性,是一种较好的调频资源。为此,提出了一种基于模型预测控制(model predictive control, MPC)的电解铝负荷参与电网频率稳定控制策略。首先,对电解铝负荷进行了精确建模,为电解铝负荷参与频率控制奠定基础;其次,计及发电机速率限制和负荷调节深度约束,提出了模型预测频率响应模型;最后,基于模型预测控制策略,在考虑不同电解铝可调容量参与系统调频中进行仿真分析。仿真结果表明,电解铝负荷可以提升系统抗扰动能力。所提MPC策略具有良好的控制效果,表现出较强的鲁棒性,能够有效缩短调频时间,提升系统调频的动态性能。     

计及辅助服务的微电网源荷协同调频优化控制策略

针对含高比例新能源微电网中调频资源缺乏且源荷参与调频意愿较低而导致的系统频率稳定性下降问题,通过辅助服务机制激励风电机组与可控负荷提供调频辅助服务,提出一种计及综合经济效益最优的源荷协同调频优化控制策略。该策略根据双馈异步风电机组调频、可控负荷一次调频、柴油机惯量调频以及一次调频计算提供辅助服务的效益和成本,综合考虑微电网的调频经济效益及调频效果,利用深度信念网络优化双馈异步风电机组的减载率、虚拟惯量、下垂控制及可控负荷的控制参数,实现双馈异步风电机组、可控负荷及柴油机多时间尺度的协同调频。通过搭建高比例新能源微电网模型仿真验证了源荷协同调频优化控制策略的有效性,使源荷提供辅助服务后能获得最优经济效益以及较好的调频效果,可有效挖掘源荷提供调频辅助服务的能力。     

计及分配因子的互联电网频率模型预测控制策略

针对单个区域有多台自动发电控制(AGC)机组的情形,提出了计及分配因子的互联电网频率模型预测控制策略。首先根据各发电机组的煤耗特性建立经济性目标函数并计算出经济最优分配因子,然后将分配因子作为状态空间方程的一部分,最后利用模型预测控制器输出各区域的调节容量,并进一步调节各AGC机组的发电出力使电网频率和联络线功率快速恢复至额定值。为验证所提控制策略的有效性建立了两区域互联电网的动态模型并进行仿真。仿真结果表明文中的分配方法能够有效地节省煤耗,所提控制策略和PI控制和经济分配相结合的方法相比具有更好的控制效果。     

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。     

基于UCPS评价标准的网源协同机组负荷频率控制策略

基于发电机组一次、二次调频综合性能的机组控制性能标准(unit control performance standard,UCPS),通过对电网能量状态和火电机组能量特性分析,综述了网源不同的能量状态对电网和机组的影响,探索了达到网源双赢的机组侧负荷频率控制策略。该策略利用燃煤机组的"能差",主动参与电网调频、"知能善用"地适应电网侧自动发电控制(AGC)变负荷任务,充分发挥机组良好的调频调功性能。通过对同类型机组的试验对比分析,得出机组侧应用UCPS控制策略,既对电网频率控制有益,又提高机组安全、稳定运行水平,降低机组运行成本,从而达到源网协调控制电网频率总体最优的目标。     

基于集成学习的孤岛微电网源-荷协同频率控制

提出一种基于集体智慧的集成学习算法,以实现孤岛微电网下分布式电源与负荷的协同频率控制。通过引入负荷聚合商来对大规模家庭用户进行聚合,解决源—荷协同频率控制下的"维数灾难"问题。负荷聚合商根据每个家庭中温控设备的运行状态,可以连续地评估其可参与辅助调频的储备能力。集成学习算法由多个子优化器和一个学习集中器组成,子优化器发挥集体智慧能力为学习集中器提供探索和开发样本,而强化学习主要用于知识学习与迁移。通过孤岛微电网的仿真算例可以验证集成学习能够有效满足源—荷协同频率控制的周期要求和质量要求。     

计及电动汽车入网的负荷频率控制

建立了电动汽车电池模型,分析了电动汽车集中的规模效应,描述了集中电动汽车参与电动汽车入网的构架。建立了电动汽车参与负荷频率调整的模型,研究了其控制作用和效果。仿真结果表明,电动汽车作为一种电池储能移动设施,通过有效的控制可以为系统提供快速的系统备用。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

基于鲁棒模型预测控制的配电网供电恢复策略

随着微网技术的发展,配电网发生故障后,利用配电网中的微网为停电负荷提供应急供电,可以减小配电网停电范围,提高配电网的弹性.由于微网内可再生能源出力和负荷需求存在不确定性,现有研究主要采用单时步随机优化方法生成供电恢复策略.然而,由于准确的概率分布模型较难获得,且单时步优化方法仅优化未来一个时间段的运行方案,忽略了多个时间段中状态的相关性,降低了运行的效率.为此,文中提出了基于鲁棒模型预测控制的弹性运行策略.首先,以每个控制周期内多个时步的成本最低为优化目标,建立了基于鲁棒模型预测控制的优化决策模型.由于该模型是min-max问题,难以直接求解,可采用强对偶理论将其转换为单层混合整数模型.最后,采用IEEE 69节点配电系统对所提方法的有效性进行了验证.     

云南电网水电机组参与一次调频改进方案

水电机组参与电网一次调频技术的应用目前在国内尚不成熟.针对这一问题,通过方案设计分析和仿真试验研究,为完善并投入云南电网内主力水电机组一次调频功能提出了可行的解决方案.该方案综合考虑了全厂监控系统与单机调速器控制功能的相互影响,通过协调两者控制动作保证水电机组一次调频功能够持续有效的发挥,满足支撑电网频率稳定的要求.所提出的技术方案对国内同类型机组具有实用推广价值.     

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。     

电流型变流器在电网电压不平衡时的控制

提出一种电网电压不对称情况下抑制三相脉宽调制(PWM)电流型变流器(CSC)直流输出电流二次谐波、减少网侧电流低次谐波的控制方法.该方法对传统的预测控制进行改进并应用到电网不平衡的三相CSC系统中,获得了良好的控制性能.应用电流空间矢量调制技术,使器件的利用率得到提高.所提出的方法无需电流传感器检测网侧电流,降低了实现成本.实验结果证明所提出的方法是正确、可行的.     

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。     

适用于电力电子系统分布式控制的自动转发式环网通信策略

高速环网通信技术是电力电子系统实现模块化与标准化的重要手段之一,传统的转发式环网通信策略消耗时间较长,切换式环网虽然消耗时间缩短,但会在串行序列中引入乱码。针对这一问题,提出一种实现电力电子系统分布式控制的自动转发式环网通信策略,该通信策略省略了繁琐的指令转发过程,大幅度缩短了完成一次采样过程所消耗的时间,提高了环网通信的性能。分析了传统转发式环网通信策略与自动转发式环网通信策略的时间模型,并对两种环网通信策略完成单次采样过程的通信时间进行了定量计算。实验结果验证了所提通信策略的有效性和可靠性。     

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。     

电力系统短期预报频率控制

随着火电厂的DCS系统和水电厂的计算机实时控制系统的广泛应用 ,如何发挥其优势以提高电力系统的稳定、可靠及高质量的运行 ,越来越引起人们的重视。本文对主调频水电站进行系统频率短期预报 ,并把预报结果直接应用于水电站的计算机频率控制。文中建立了频率调整的辨识模型、频率预报模型和主调频电站的有功出力控制模型 ,并分析了计算机仿真结果。