关键词:
多区域电力系统
负荷频率控制
分数阶PID
电力市场背景
伯德理想传递函数
摘要:
随着以新能源为主体的新型电力系统建设规模的不断扩大,新能源的广泛接入给新型电力系统的频率安全稳定性带来严峻挑战。以传统的政策性干预来平衡电能供需存在着很多弊端,与传统手段相比,电力市场背景下的负荷频率控制方法具有更强的灵活性与经济性。
为改善新型电力系统频率控制性能,本文提出一种电力市场背景下新型电力系统负荷频率改进分数阶PID(Fractional-Order PID,FOPID)控制方法。本文主要进行了以下研究工作:
(1)基于对电力市场交易模式的分析,在电力市场背景下设计负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC)策略,并以频率偏差趋于零作为控制目标,通过合理分配需求侧与发电侧的计划交易电量,达到协同调频使电量平衡的目的;
(2)提出了改进FOPID负荷频率控制器的优化设计方法,分数阶PID控制器五个参数的设置主要遵循伯德理想传递函数原理以及五合二参数原理,仅需设置λ和μ的参数就可以得到其他的控制参数。并采用天牛须算法对控制器参数进行寻优整定,将所提出的控制策略应用于新型电力系统负荷频率控制;
(3)同时考虑发电侧和负荷侧调频资源,结合风力电源不确定性对电力系统的影响,在电力市场背景下多区域互联电力系统中展开研究,验证了所提出的控制策略能够有效消纳风电扰动,使系统频率更快恢复到正常状态;
(4)对可控负荷参与电力市场背景下电力系统的频率控制展开研究,将可控负荷辅助调频与改进的FOPID控制策略相结合,设计了可控负荷集群模型和可控负荷集群控制策略,通过仿真分析验证了本文所提出的可控负荷控制策略和改进FOPID联合控制方案具有优秀的控制性能。
在电力市场背景下本研究所提出的新型电力系统负荷频率控制方法顺应了当前电力系统发展的新方向,权衡了新能源与传统能源之间的调频控制协调。相较于传统控制方法,本研究方法能够更充分调动负荷侧可控资源,并且在负荷扰动干扰和系统参数摄动等情况下能够更快速消除频率偏差,具有更优良的控制效果和鲁棒性能。