计及电动汽车充放电静态频率特性的负荷频率控制

目前对电动汽车参与电力系统调频的研究,主要集中在电动汽车作为分布式电源参与系统调频,而对电动汽车作为可控负荷参与系统调频的研究较少。但是,电动汽车作为分布式电源和可控负荷对其参与系统调频具有同等重要的作用。基于此,文中计及了电动汽车的充放电静态频率特性模型,在电力系统负荷扰动发生时,实现了对电动汽车充放电的协调控制,使其在分布式电源和可控负荷两个角色间合理转换。在此基础上,建立了计及电动汽车充放电的单区域系统负荷频率控制模型,并将该模型扩展为两区域互联系统。在MATLAB/Simulink中建模并进行仿真分析。算例结果表明,电动汽车作为分布式电源和可控负荷参与系统调频,不仅可以使系统频率调整速度更快,有效减小系统频率偏差,而且能减小传统调频机组的备用容量。     

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。     

基于分布式通信架构的温控负荷参与电力系统频率调控模型

温控负荷是具有参与电力系统频率调控潜力的需求侧资源。考虑到温控负荷用户群体分布的分散性和参数的异质性，提出一种基于分布式通信架构的温控负荷参与电力系统频率调控模型。负荷聚合商与区域控制器进行直接通信传递频率调控指令，用户个体间基于无线网络完成信息交互，通过Gossip算法实现节点负荷的通信状态和传递延时特性建模，针对用户响应状态的随机性，进一步将用户意愿系数纳入考虑，制定相应有序恢复策略避免二次功率冲击。通过算例仿真在单区域和多区域的频率响应模型中对所提方法有效性进行了验证，结果表明，所提方法能够充分发挥分布式需求侧温控负荷调频潜力，有利于提升系统频率稳定性。     

基于柔性负荷可控裕度的多时间尺度调峰优化

如何引导海量分散分布的负荷侧资源参与电网调控运行成为电力系统面临的新挑战,然而目前对于海量异构负荷的协同控制方法尚缺少深入研究。文章提出了一种基于柔性负荷可控裕度的异构负荷集群控制方法。首先,对空调负荷、电动汽车充电负荷、分布式储能建立广义储能的聚合模型。其次,在聚合商-负荷设备层面,针对多类型负荷的异构特性,提出了一种基于可控裕度指标的状态序列化控制策略;在调度中心-聚合商层面,建立了日前-日内的调峰优化模型。在日前阶段,考虑了常规机组的启停计划、电动汽车充电计划和空调的中断计划,建立了以日前系统运行经济性最优为目标的调度模型;在日内阶段,聚合商中的分布式储能进一步应对风电和负荷预测的不确定性。最后,进行了算例仿真,在实现了系统削峰填谷的同时降低了系统运行成本,验证了所提控制策略和调峰优化方法的可行性与有效性。     

可控负荷参与电力系统调频的应用研究

介绍了用电设备主动参与电网调频的控制策略,建立了能够根据系统频率的波动情况起停用电设备参与电力系统的一次调频控制器的逻辑结构。并应用单机带负荷模型,仿真分析了大量可控负荷参与系统一次调频后对系统频率控制效果的改善。     

基于云神经网络自适应逆系统的电力系统负荷频率控制

针对区域互联电力系统受到风电及负荷扰动后,系统频率会出现大幅度波动的问题,提出一种基于云神经网络自适应逆系统的多区域互联电力系统负荷频率控制方法。在分析单一区域电力系统有功输出特性的基础上,建立计及多区域有功输出的互联电力系统负荷频率控制模型。采用自适应逆控制有效解决系统响应和扰动抑制的矛盾。将云模型引入自适应逆系统构建云神经网络辨识器。利用云模型在处理模糊性和随机性等不确定性方面的优势,进一步提高神经网络的辨识能力。仿真结果表明,所设计的云神经网络自适应逆系统不仅可以得到好的动态响应,还可以使风电及负荷引起的扰动减小到最小。     

基于交替方向乘子法的分布式负荷频率控制策略

负荷频率控制(load frequency control, LFC)是维持电力系统安全稳定运行的基础。对于多区域互联电力系统,由于描述动态过程的微分方程组相当复杂,这给负荷频率控制器的设计带来了困难。在此背景下,针对多区域互联电力系统,提出基于交替方向乘子法 (alternating direction method of multiplier, ADMM) 的分布式最优负荷频率控制器设计方法,以取得良好的控制性能,同时具备较高的计算效率。首先,介绍了负荷频率控制问题的微分方程模型。之后,基于二次多项式和矩阵稀疏化构建了分布式最优LFC策略的数学模型,并采用ADMM求解。最后,以三区域互联电力系统为例对所提方法进行了验证。仿真结果表明,针对负荷扰动和时变参数,所提方法能够把各区域的频率偏差和区域间联络线上的功率偏差控制到0。     

基于暖通负荷集群响应能力的电力系统频率控制策略

为提升系统频率稳定水平,提出了一种基于暖通空调负荷集群响应能力的电力系统频率控制策略,采用建筑采暖热泵作为可控负荷参与系统调频服务.首先,通过构建等值热力学参数模型来描述热泵的控制温度动态过程.进而根据用户温度舒适范围确定单体热泵的调频可控域,判断热泵是否可参与调频响应,保障热泵工作过程中的控制温度满足用户需求.同时,...     

考虑可控负荷调节能力的多微电网分布式频率控制

孤立微电网中频率控制至关重要,可控负荷作为一种常用的调节手段,可用于微电网的频率调节。文中研究了考虑可控负荷调节能力约束的孤立多微电网系统频率控制问题,并提出一种完全分布式的频率控制方法。该方法可保证调节能力约束在暂态过程和平衡点处都能得到满足,因而可提高分布式频率控制的工程实用性。同时从理论上证明了所提方法的最优性、收敛性和稳定性。由于各区域只需要和其直接相邻的区域进行通信,因此所提方法有望为实现"即插即用"的微电网运行控制提供一条可行途径。基于五微电网系统的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

考虑电动汽车集群的互联电网负荷频率分散预测控制

随着大量电动汽车接入互联电网,其移动的充电模式会给电网带来一定的冲击,反过来,电动汽车作为一种移动式储能单元可参与互联电网调频,但目前的研究都是集中式或分散式的V2G控制上.在电动汽车储能电池动态模型的基础上,构建含电动汽车集群的多区域互联电网负荷频率控制模型,基于广域监测系统,结合模型预测控制实现了多区域电网负荷频率广域分散预测控制.在MATLAB/Simulink中搭建三区域互联电网模型,并进行仿真分析.算例结果表明,电动汽车作为移动式储能单元参与互联电网调频,可以在短时间内平抑电网频率波动;而文中提出的广域分散预测控制方法较经典的PI控制方法,能将三区域电网的频率偏差限制在更小的范围内波动,又能较快地恢复至稳态值.     

拒绝服务攻击下的分布式弹性负荷频率控制

开放通信网络的大量应用,给电网带来了潜在安全隐患.文章研究了周期性拒绝服务攻击下的弹性负荷频率控制器的设计问题.给出了一种可检测的拒绝服务攻击模型,推导了网络攻击下的分布式负荷频率控制时滞切换系统模型.基于李亚普洛夫理论,分析了切换系统的稳定性,并进行了弹性控制器设计,所设计控制器对负荷扰动和网络攻击具备一定的鲁棒性.最后,在Matlab/Simulink平台搭建了两区域电力系统模型,验证了所提方法的有效性.     

计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化

当电动汽车利用车网互动(V2G)技术参与电网一次调频时,其下垂控制特性会影响原负荷频率控制的调频性能。基于此,提出了一种计及电动汽车辅助调频的负荷频率控制联合优化方法。建立了含电动汽车的多区域多机组系统的负荷频率控制模型;在此基础上,针对电动汽车电池特性及二次调频出力的有效工作范围,考虑系统内机组的特性等,以时间乘以误差绝对值积分(ITAE)为目标函数,建立了电动汽车辅助调频与传统机组二次调频的联合优化模型,并利用粒子群优化算法进行求解。在MATLAB/Simulink中针对阶跃负荷扰动及长时间随机负荷扰动的情况,对联合优化前、后系统的动态响应进行了对比分析。仿真结果表明:所提联合优化方法能有效地改善负荷频率控制的稳态响应速度、优化系统的调频性能,并且能够保证用户对电动汽车的用电需求。     

基于松弛牛顿法的互联电网并行分布式潮流计算方法

分布式潮流计算是解决多区域互联电网一体化潮流问题的有效方法。以松弛牛顿法潮流求解公式为出发点,首先利用矩阵分裂法,将互联电网分解为相互独立的子系统,然后利用矩阵求逆运算的Sherman-Morrison-Woodbery公式对各子系统进行协调求解,从而导出了一种新的互联电网并行分布式潮流计算方法。与基于网络分解及协调计算的分布式潮流计算方法相比,该方法具有更好的收敛性。利用基于PVM的分布式计算环境,以IEEE118节点系统为例,对所提算法进行了装配、测试以及分析,初步验证了所提算法的有效性。     

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。     

双轴燃气蒸汽联合循环机组协调控制策略研究

双轴燃气一蒸汽联合循环机组要实现良好的负荷响应速度和较好的调峰能力需要设计和投入整套机组负荷协调控制,完成对燃机和汽机所承担负荷的合理分配,完成对余热锅炉主汽压力的监视和控制,实现机组AGC和一次调频功能。针对上述需求,提出采用以基本比例为基础,引入PID算法进行辅助修正的负荷分配方案,完成对联合循环机组总功率的协调控制。AGC功能基于负荷分配回路,实现网调对联合循环机组总功率的直接控制。针对燃机负荷响应快速的特点,设计由燃机单一承担联合机组的一次调频任务。郑常庄电厂机组试验结果表明。本文提出的协调控制策略实现了双轴燃气-蒸汽联合循环机组的整体控制功能要求,满足整套联合循环机组快速升降负荷的需要。本控制策略逻辑清晰,可控性强,具有较强的通用性和实用性,能适用于多轴燃气-蒸汽联合循环机组的协调控制。     

MPC-based LFC for interconnected power systems with PVA and ESS under model uncertainty and communication delay

In this paper, a cloud-edge-end collaboration-based control architecture is established for frequency regulation in interconnected power systems (IPS). A model predictive control (MPC)-based load frequency control strategy for the IPS with photovoltaic aggregation and energy storage systems under model uncertainty and communication delay is proposed. This can efectively overcome the issues of model uncertainty, random load perturbation and communication delay. First, a state space model for the IPS is constructed. To coordinate the frequency and contact line power fuctuation of the IPS, a robust controller based on the theory of MPC is then designed. Then, considering the communication delay of frequency response commands during transmission, a predictive compensation mechanism is introduced to eliminate the efect of delay while considering model uncertainty. Finally, simulation results verify the efectiveness and robustness of the proposed control strategy.     

MPC-based LFC for interconnected power systems with PVA and ESS under model uncertainty and communication delay

In this paper, a cloud-edge-end collaboration-based control architecture is established for frequency regulation in interconnected power systems (IPS). A model predictive control (MPC)-based load frequency control strategy for the IPS with photovoltaic aggregation and energy storage systems under model uncertainty and communication delay is proposed. This can efectively overcome the issues of model uncertainty, random load perturbation and communication delay. First, a state space model for the IPS is constructed. To coordinate the frequency and contact line power fuctuation of the IPS, a robust controller based on the theory of MPC is then designed. Then, considering the communication delay of frequency response commands during transmission, a predictive compensation mechanism is introduced to eliminate the efect of delay while considering model uncertainty. Finally, simulation results verify the efectiveness and robustness of the proposed control strategy.