基于需求响应的含分布式能源电力系统自抗扰负荷频率控制研究

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分布式可再生能源发电给电力系统带来了清洁高效的电能,但同时也带来了一系列不稳定因素。分布式能源具有间歇性,会给频率调整带来较大困难。频率稳定是电能质量良好的重要体现,电力系统的正常安全运行离不开频率的平稳。用户侧的需求响应通过调整用户的用电量来参与频率调整,能够使电力系统更加灵活、快速的实现电能供需平衡。在分布式能源发电规模化并网、电力系统的频率稳定受到巨大挑战的背景下,基于需求响应的含分布式能源电力系统负荷频率控制研究具有重要的现实意义和应用价值。本文通过对含有分布式能源发电的电力系统进行建模,并在系统中引入需求响应调频策略,证明了需求响应在调频中的作用。并分别通过在含有抽水蓄能电站和风能发电的电力系统中进行仿真研究,探索了需求响应的控制模式和动态性能。本文主要进行了以下研究工作:(1)针对含有需求响应的负荷频率控制模型提出了一种采用基于鸽群优化算法进行参数调整的改进型线性自抗扰控制。将已知的模型参数信息输入到扩张状态观测器并改进误差反馈控制律,这样得到的控制器对特定的控制系统具有针对性,使鸽群算法能够更快地找出最优的控制器参数并应用于电力系统调频。(2)将本文提出的控制方法应用于含有抽水蓄能电站的电力系统中,对抽水蓄能电站在抽水模式和发电模式两种不同工况下的动态性能进行仿真,同时比较了需求响应资源参与调频的性能。结果表明本文提出的调频策略具有更好的动态性能。(3)在含有风能发电的电力系统中应用所提出的调频策略,采用能在一次调频中做出贡献的双馈可调速风机,并在电力系统中加入需求响应,在电力系统出现负荷扰动时研究该调频策略的性能,最后在不同场景下进行了验证。仿真结果表明,这种频率控制方法更为可靠,与传统控制器相比展现出了更好的调频特性。(4)为控制风电可能带来的频率波动,建立风电-抽水蓄能电站协调的电力系统模型,两种分布式可再生能源发电协调作用,在需求响应的辅助下调频。高风能渗透率和低风能渗透率下的两种调频状况同样证明了所提出策略在调频性能的优势。
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