需求響應參與電力系統(tǒng)調頻機理及控制研究.pdf

1、隨著智能電表和高級量測技術的發(fā)展，需求響應能夠參與到電力系統(tǒng)的頻率控制中。需求響應通過精細化地管理電網友好型用電設備(GFA)的負荷，對電力系統(tǒng)的頻率變化做出響應，從而實現對電力系統(tǒng)頻率的實時調節(jié)。如何合理地調用這些需求響應資源以實現對電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定控制，需要對需求響應參與調頻的機理及控制方法進行深入研究。在新能源不斷接入電網、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，研究需求響應參與電力系統(tǒng)調頻的機理及控制方法具有重要的現實意

2、義。
　　本文在全面分析了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)一次調頻、二次調頻機理的基礎上，對需求響應參與電力系統(tǒng)調頻的機理進行深入分析，闡明了需求響應參與電力系統(tǒng)調頻的必要性和可行性，并建立了包含需求響應的電力系統(tǒng)頻率響應模型。接著圍繞需求響應參與電力系統(tǒng)調頻的四個關鍵技術進行了研究:
　　1.提出了一種多層混合需求響應調頻控制策略。所提出的控制策略包含兩個層次的控制邏輯:控制中心層控制邏輯和控制器層控制邏輯。控制中心負責給定各個GFA控制器的

3、控制參數，而各個分散的GFA控制器負責頻率檢測和整個控制邏輯的具體實現。為了改善整個系統(tǒng)的調頻性能，采用遺傳算法對包含需求響應的整個頻率控制系統(tǒng)的相關控制參數進行優(yōu)化，得到最優(yōu)控制參數。通過多個算例驗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)域互聯電力系統(tǒng)中需求響應參與調頻的控制策略。通過反饋本區(qū)域頻率偏差信號以及區(qū)域間聯絡線功率偏差信號，不僅能夠使本區(qū)域頻率快速地恢復到額定值，而且能夠快速平抑聯絡線上的功率波動。

4、為了得到最優(yōu)控制參數，將包含需求響應的整個控制系統(tǒng)轉化為多目標優(yōu)化問題，并采用遺傳算法對相關參數進行優(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)化方法進行了仿真驗證。
　　3.有效地解決了包含多時間尺度需求響應資源的優(yōu)化調度問題。將頻率控制問題通過一個頻率限值約束條件引入到調度模型中。通過分段線性化的方法，將頻率限值約束轉化為發(fā)電機機組組合以及需求響應資源總容量的線性不等式關系，并通過混合整數線性規(guī)劃(MILP)的方法對整

5、個優(yōu)化調度問題來進行求解。通過算例對所提出的優(yōu)化調度策略進行了驗證。
　　4.系統(tǒng)地設計并實現了GFA控制器。采用鎖相環(huán)(PLL)實現對頻率高精度的檢測，通過采用延時補償環(huán)節(jié)減輕響應延時對控制結果的影響。整個GFA控制器的所有模塊采用Verilog語言編程，并基于FPGA芯片實現。通過在Quartus和Matlab軟件上搭建GFA控制器和電力系統(tǒng)頻率響應模型，進行Quartus-Matlab聯合仿真驗證GFA控制器的性能。最后通過