風(fēng)燃協(xié)調(diào)等效電廠的控制策略研究.pdf

1、風(fēng)電以其資源豐富、分布廣泛、清潔環(huán)保等特點(diǎn)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。然而，隨著風(fēng)力發(fā)電的輸出電能在電力系統(tǒng)中所占比重的增加，其輸出功率的波動性給電網(wǎng)運(yùn)行帶來的不利影響日趨嚴(yán)重。
　　目前解決風(fēng)電功率波動性問題的主要方法有兩類：一類是控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以平滑其輸出，但是這種方法需要損失一部分風(fēng)能，且在風(fēng)功率波動較大時的平滑效果有限；第二類是利用可控電源或儲能設(shè)備與風(fēng)電構(gòu)成互補(bǔ)。其中，風(fēng)儲協(xié)調(diào)運(yùn)行以及風(fēng)燃協(xié)調(diào)運(yùn)行是本課題解決風(fēng)電功

2、率波動性問題的核心思路。
　　本文首先對風(fēng)儲聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行了深入分析。已有文獻(xiàn)提出了將模型預(yù)測控制（MPC，Model Predictive Control）和低通濾波原理（LPF，Low Pass Filter）相結(jié)合的風(fēng)儲協(xié)調(diào)運(yùn)行方法[1]。本文在該方法的基礎(chǔ)上，針對該方法的魯棒性問題，從兩個方面做了進(jìn)一步深入的研究。（一）研究了風(fēng)電功率預(yù)測誤差對控制策略的影響問題。本文提出采用正交試驗(yàn)（TOAT，Taguchi’s Ort

3、hogonal Array Testing）的方法產(chǎn)生未來可能發(fā)生的風(fēng)功率典型場景，并綜合考慮這些典型場景，得到魯棒優(yōu)化結(jié)果。算例分析表明，TOAT的應(yīng)用增強(qiáng)了新方法針對風(fēng)功率預(yù)測誤差的魯棒性；（二）研究了風(fēng)儲協(xié)調(diào)多目標(biāo)控制中權(quán)重系數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整問題。本文提出了一種通過網(wǎng)格化搜索進(jìn)行權(quán)重系數(shù)在線調(diào)優(yōu)的動態(tài)賦權(quán)方法。為了判定最優(yōu)的權(quán)重系數(shù)，提出了一種基于隸屬度與熵權(quán)法的評價方法。算例分析表明，所提出的方法能夠根據(jù)風(fēng)電功率波動情況、儲能荷電

4、狀態(tài)(SOC)以及儲能出力等情況，自適應(yīng)地改變各子目標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，從而在平抑風(fēng)電功率波動的同時，提高儲能充放電效率，并顯著改善對儲能SOC的控制效果。
　　然后，本文提出了風(fēng)燃協(xié)調(diào)等效電廠（WGPP，Wind-Gas coordinated equivalent power plant）的概念，通過風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組（CCPP，Gas-Steam Combined Cycle Power Plant）的互補(bǔ)運(yùn)行，

5、實(shí)現(xiàn)提高WGPP并網(wǎng)功率的可控性和可調(diào)性，以及作為一個等效電廠參與系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行等目標(biāo)。本文分別從WGPP的自動發(fā)電控制策略和經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略等兩個方面進(jìn)行了研究。（一）針對WGPP的調(diào)度目標(biāo)以及接入系統(tǒng)規(guī)模的不同，本文提出了兩種不同的WGPP調(diào)度模式：跟蹤調(diào)度曲線模式和CPS控制模式。接著，為了充分利用WGPP中CCPP機(jī)組出力調(diào)節(jié)速度快的特點(diǎn)，本文對基于傳統(tǒng)比例積分原理的自動發(fā)電控制算法進(jìn)行了改進(jìn)。最后，分別以現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)以及4種風(fēng)電功率

6、事件為例，在RTDS仿真平臺上對兩種WGPP調(diào)度模式的可行性進(jìn)行了驗(yàn)證；（二）本文對 WGPP的經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略進(jìn)行了研究。在考慮 CCPP機(jī)組運(yùn)行約束條件下，同時考慮風(fēng)電場合理?xiàng)夛L(fēng)，以及負(fù)荷響應(yīng)等功率調(diào)節(jié)手段，以MPC為基本框架，提出了以等效電廠的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)為目標(biāo)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度策略。仿真結(jié)果表明新方法使得等效電廠在跟蹤調(diào)度曲線的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了WGPP的經(jīng)濟(jì)最優(yōu)控制。
　　本文研究受到了國家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2013BAA01B04),