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随着社会的发展和技术的进步,能源的结构从单一传统能源向多源清洁能源过渡。这就促使能量在网络中以多能流的形式混合传输,形成由多种能源耦合的混合能源系统。为了实现这一复杂混合能源系统的安全稳定运行,对其进行满足能控性需求下的最少控制输入配置尤为重要。本文综合运用了图论、经典控制理论和运筹学理论,主要研究了多能流网络满足能控性条件下的最少控制输入,简单形式下的控制矩阵以及考虑实际能控性约束下的冗余控制器选址等方面的问题。具体研究内容如下:
1.研究依据下垂控制建立的微网状态空间模型,配置系统满足能控性条件下的最少控制输入、相应简单形式的控制矩阵和最小能量下的控制器。识别出不同低通滤波器截止频率下的系统满足能控性要求的最少控制输入比相同截止频率下的减少一半,且到达相同的期望状态时,该配置对应下的控制矩阵控制过程消耗的控制能量相对较少,这为真实微网截止频率的控制设计指明了方向,且为研究混合多能源系统的最少控制节点集合打下基础;
2.在依据多源能流网络的能量流关系确定的系统矩阵的基础上,提出了一种识别多源能流网络能控的最小控制节点集合方法。针对随机最大匹配算法获取的最小驱动节点集合存在部分无效的驱动节点这种情况,为了获得一组满足多源能流网络能控的控制节点集合,提出优先匹配和增加恰当有向边的算法,保证最终获得的最小控制节点集合不存在无效的驱动节点。通过仿真验证,证明了我们方法的有效性;
3.从选址-控制路径集成化的角度研究了多源能流网络冗余控制器的扩张选址问题。在控制器容量约束的前提下,为新投资的控制中心优化选址,且优化选址后的各个系统状态节点和控制中心(包括之前已经存在的和新增设的控制中心)间的控制路径,使得产生的控制能量总和最小,并合理地设计遗传算法求解模型,最终得到了最优的控制中心投放位置。最后,总结了论文的主要研究内容和需要进一步探讨研究的内容。
1.研究依据下垂控制建立的微网状态空间模型,配置系统满足能控性条件下的最少控制输入、相应简单形式的控制矩阵和最小能量下的控制器。识别出不同低通滤波器截止频率下的系统满足能控性要求的最少控制输入比相同截止频率下的减少一半,且到达相同的期望状态时,该配置对应下的控制矩阵控制过程消耗的控制能量相对较少,这为真实微网截止频率的控制设计指明了方向,且为研究混合多能源系统的最少控制节点集合打下基础;
2.在依据多源能流网络的能量流关系确定的系统矩阵的基础上,提出了一种识别多源能流网络能控的最小控制节点集合方法。针对随机最大匹配算法获取的最小驱动节点集合存在部分无效的驱动节点这种情况,为了获得一组满足多源能流网络能控的控制节点集合,提出优先匹配和增加恰当有向边的算法,保证最终获得的最小控制节点集合不存在无效的驱动节点。通过仿真验证,证明了我们方法的有效性;
3.从选址-控制路径集成化的角度研究了多源能流网络冗余控制器的扩张选址问题。在控制器容量约束的前提下,为新投资的控制中心优化选址,且优化选址后的各个系统状态节点和控制中心(包括之前已经存在的和新增设的控制中心)间的控制路径,使得产生的控制能量总和最小,并合理地设计遗传算法求解模型,最终得到了最优的控制中心投放位置。最后,总结了论文的主要研究内容和需要进一步探讨研究的内容。