需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻機(jī)理及控制研究.pdf

1、隨著智能電表和高級量測技術(shù)的發(fā)展，需求響應(yīng)能夠參與到電力系統(tǒng)的頻率控制中。需求響應(yīng)通過精細(xì)化地管理電網(wǎng)友好型用電設(shè)備(GFA)的負(fù)荷，對電力系統(tǒng)的頻率變化做出響應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)頻率的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)。如何合理地調(diào)用這些需求響應(yīng)資源以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定控制，需要對需求響應(yīng)參與調(diào)頻的機(jī)理及控制方法進(jìn)行深入研究。在新能源不斷接入電網(wǎng)、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性面臨巨大挑戰(zhàn)的新形勢下，研究需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的機(jī)理及控制方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意

2、義。
　　本文在全面分析了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)一次調(diào)頻、二次調(diào)頻機(jī)理的基礎(chǔ)上，對需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的機(jī)理進(jìn)行深入分析，闡明了需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的必要性和可行性，并建立了包含需求響應(yīng)的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型。接著圍繞需求響應(yīng)參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的四個(gè)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究:
　　1.提出了一種多層混合需求響應(yīng)調(diào)頻控制策略。所提出的控制策略包含兩個(gè)層次的控制邏輯:控制中心層控制邏輯和控制器層控制邏輯?？刂浦行呢?fù)責(zé)給定各個(gè)GFA控制器的

3、控制參數(shù)，而各個(gè)分散的GFA控制器負(fù)責(zé)頻率檢測和整個(gè)控制邏輯的具體實(shí)現(xiàn)。為了改善整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)頻性能，采用遺傳算法對包含需求響應(yīng)的整個(gè)頻率控制系統(tǒng)的相關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)控制參數(shù)。通過多個(gè)算例驗(yàn)證了該多層混合控制策略的性能。
　　2.針對性地提出了多區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)中需求響應(yīng)參與調(diào)頻的控制策略。通過反饋本區(qū)域頻率偏差信號以及區(qū)域間聯(lián)絡(luò)線功率偏差信號，不僅能夠使本區(qū)域頻率快速地恢復(fù)到額定值，而且能夠快速平抑聯(lián)絡(luò)線上的功率波動。

4、為了得到最優(yōu)控制參數(shù)，將包含需求響應(yīng)的整個(gè)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)優(yōu)化問題，并采用遺傳算法對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化?；谌齾^(qū)域電力系統(tǒng)的算例對所提出的控制策略和優(yōu)化方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
　　3.有效地解決了包含多時(shí)間尺度需求響應(yīng)資源的優(yōu)化調(diào)度問題。將頻率控制問題通過一個(gè)頻率限值約束條件引入到調(diào)度模型中。通過分段線性化的方法，將頻率限值約束轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)機(jī)組組合以及需求響應(yīng)資源總?cè)萘康木€性不等式關(guān)系，并通過混合整數(shù)線性規(guī)劃(MILP)的方法對整

5、個(gè)優(yōu)化調(diào)度問題來進(jìn)行求解。通過算例對所提出的優(yōu)化調(diào)度策略進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　4.系統(tǒng)地設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了GFA控制器。采用鎖相環(huán)(PLL)實(shí)現(xiàn)對頻率高精度的檢測，通過采用延時(shí)補(bǔ)償環(huán)節(jié)減輕響應(yīng)延時(shí)對控制結(jié)果的影響。整個(gè)GFA控制器的所有模塊采用Verilog語言編程，并基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。通過在Quartus和Matlab軟件上搭建GFA控制器和電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型，進(jìn)行Quartus-Matlab聯(lián)合仿真驗(yàn)證GFA控制器的性能。最后通過