新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制...新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型;其次,设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)算法,推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型,进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器;最后,仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明,所设计的调频控制器具有良好的调频性能,DR能提升系统频率暂态稳定。展开更多
针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函...针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性.展开更多
当参数失配时,永磁同步电机的显式模型预测(explicit model predictive,EMP)直接速度控制将出现明显的稳态静差。为此,现有方法通过配置扩张状态观测器(extended state observer,ESO)来实时观测和前馈补偿模型偏差,以实现无静差、高精...当参数失配时,永磁同步电机的显式模型预测(explicit model predictive,EMP)直接速度控制将出现明显的稳态静差。为此,现有方法通过配置扩张状态观测器(extended state observer,ESO)来实时观测和前馈补偿模型偏差,以实现无静差、高精度的转速跟随控制。但实验和理论分析表明,由于ESO的带宽有限,对于变化扰动的补偿能力较弱,参数失配时系统的动态性能恶化。为同时改善参数失配时系统的稳态控制精度和动态性能,并提高鲁棒性,该文将无模型控制与EMP控制进行融合,通过构造超局部预测模型和数据驱动观测器,提出新的EMP直接速度控制策略。实验结果表明:所提方法凭借数据驱动观测器的高观测带宽,可以同时在动态和稳态阶段实现参数失配的优良补偿,兼顾动态与稳态性能。展开更多
为保证全直流风电系统安全并网运行,系统直流电压稳定控制至关重要。全直流风电系统直流电压稳定控制采用比例积分(PI)控制时,PI参数较多且整定繁琐复杂,在非正常运行工况下动态响应速度相对较慢,控制精度不够高。针对以上问题,文章提...为保证全直流风电系统安全并网运行,系统直流电压稳定控制至关重要。全直流风电系统直流电压稳定控制采用比例积分(PI)控制时,PI参数较多且整定繁琐复杂,在非正常运行工况下动态响应速度相对较慢,控制精度不够高。针对以上问题,文章提出一种基于有限控制集模型预测控制(Finite Control Set-Model Predictive Control,FCS-MPC)原理对系统换流器桥臂晶体管开关状态进行控制的系统直流电压稳定控制策略。该策略结合机侧整流器及并网逆变器的电流预测模型,以换流器输出电流为控制变量构造代价函数,以代价函数为优化目标,为避免计算时延导致的控制延时,引入延时补偿提高控制准确度,并引入权重系数实现多目标优化,通过遍历计算产生最优开关组合信号触发换流器。在Matlab/Simulink中建立全直流风电系统的仿真模型,在不同工况下,对所提策略与传统PI控制进行对比仿真分析,仿真结果有效验证了所提控制策略的静态性能及动态性能。展开更多
提出了一种基于双层模型预测控制(model predictive control,MPC)的建筑与社区综合能源系统(integrated community energy system,ICES)主从博弈协调优化方法。首先,采用热阻-热容网络对建筑用户采暖负荷的热动态特性进行了建模。其次,...提出了一种基于双层模型预测控制(model predictive control,MPC)的建筑与社区综合能源系统(integrated community energy system,ICES)主从博弈协调优化方法。首先,采用热阻-热容网络对建筑用户采暖负荷的热动态特性进行了建模。其次,提出了基于双层MPC的建筑与ICES协调优化模型,在兼顾ICES运营商和建筑用户的差异化利益诉求的基础上,进一步考虑了在协调优化过程中面临的风电和光伏出力、ICES运营商向上级能源系统购买能源的价格、室外温度和光照强度等预测数据的不确定性。最后,通过算例验证了所提方法可合理平衡ICES和建筑用户的差异化利益诉求并有效应对协调优化中所面临的不确定性。展开更多
随着风电逐步替代传统电源,系统频率调整能力恶化,风电主动参与互联系统负荷频率控制(load frequency control,LFC)是改善系统频率特性的新途径。针对该背景,基于分布式模型预测控制,综合考虑互联系统内传统机组、风电机组和储能电站等...随着风电逐步替代传统电源,系统频率调整能力恶化,风电主动参与互联系统负荷频率控制(load frequency control,LFC)是改善系统频率特性的新途径。针对该背景,基于分布式模型预测控制,综合考虑互联系统内传统机组、风电机组和储能电站等调频资源及其响应特性,提出一种适应于高风电渗透率的互联系统多源协同LFC策略。首先,分析不同风速对风电机组调频特性的影响,提出一种计及风速变化的风电机组多风速段功率响应模型;其次,构建传统机组、风电机组和储能电站协同参与互联系统LFC模型,兼顾各机组频率响应约束,以互联系统区域控制偏差信号和自动发电成本的加权函数为目标,构建区域信息互动的分布式模型预测控制器;最后,为实现互联系统负荷频率全局最优控制,各控制器结合己区域及其他区域机组运行状态,在线求解所有机组的功率参考值。仿真结果表明:所提策略有效降低了系统频率和联络线功率波动的幅度,实现了各机组之间的最优功率分配,并降低了系统自动发电成本。展开更多
文摘新型电力系统面临惯性降低、调频容量减少导致频率失稳风险上升的问题,需求侧响应(demand response,DR)作为灵活的调频技术,成为解决电力系统频率失稳的重要手段。首先,建立需求侧资源参与互联电力系统调频的频率稳定分析及负荷频率控制(load frequency control,LFC)模型;其次,设计需求侧资源参与互联电力系统调频的分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)算法,推导DMPC控制DR参与互联电力系统调频的预测模型,进而设计互联电力系统DMPC的调频控制器;最后,仿真分析自动发电控制方式、DR方式、DR容量和DR通信延时对系统频率稳定性的影响。仿真算例表明,所设计的调频控制器具有良好的调频性能,DR能提升系统频率暂态稳定。
文摘针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性.
文摘当参数失配时,永磁同步电机的显式模型预测(explicit model predictive,EMP)直接速度控制将出现明显的稳态静差。为此,现有方法通过配置扩张状态观测器(extended state observer,ESO)来实时观测和前馈补偿模型偏差,以实现无静差、高精度的转速跟随控制。但实验和理论分析表明,由于ESO的带宽有限,对于变化扰动的补偿能力较弱,参数失配时系统的动态性能恶化。为同时改善参数失配时系统的稳态控制精度和动态性能,并提高鲁棒性,该文将无模型控制与EMP控制进行融合,通过构造超局部预测模型和数据驱动观测器,提出新的EMP直接速度控制策略。实验结果表明:所提方法凭借数据驱动观测器的高观测带宽,可以同时在动态和稳态阶段实现参数失配的优良补偿,兼顾动态与稳态性能。
文摘为保证全直流风电系统安全并网运行,系统直流电压稳定控制至关重要。全直流风电系统直流电压稳定控制采用比例积分(PI)控制时,PI参数较多且整定繁琐复杂,在非正常运行工况下动态响应速度相对较慢,控制精度不够高。针对以上问题,文章提出一种基于有限控制集模型预测控制(Finite Control Set-Model Predictive Control,FCS-MPC)原理对系统换流器桥臂晶体管开关状态进行控制的系统直流电压稳定控制策略。该策略结合机侧整流器及并网逆变器的电流预测模型,以换流器输出电流为控制变量构造代价函数,以代价函数为优化目标,为避免计算时延导致的控制延时,引入延时补偿提高控制准确度,并引入权重系数实现多目标优化,通过遍历计算产生最优开关组合信号触发换流器。在Matlab/Simulink中建立全直流风电系统的仿真模型,在不同工况下,对所提策略与传统PI控制进行对比仿真分析,仿真结果有效验证了所提控制策略的静态性能及动态性能。
文摘提出了一种基于双层模型预测控制(model predictive control,MPC)的建筑与社区综合能源系统(integrated community energy system,ICES)主从博弈协调优化方法。首先,采用热阻-热容网络对建筑用户采暖负荷的热动态特性进行了建模。其次,提出了基于双层MPC的建筑与ICES协调优化模型,在兼顾ICES运营商和建筑用户的差异化利益诉求的基础上,进一步考虑了在协调优化过程中面临的风电和光伏出力、ICES运营商向上级能源系统购买能源的价格、室外温度和光照强度等预测数据的不确定性。最后,通过算例验证了所提方法可合理平衡ICES和建筑用户的差异化利益诉求并有效应对协调优化中所面临的不确定性。
文摘随着风电逐步替代传统电源,系统频率调整能力恶化,风电主动参与互联系统负荷频率控制(load frequency control,LFC)是改善系统频率特性的新途径。针对该背景,基于分布式模型预测控制,综合考虑互联系统内传统机组、风电机组和储能电站等调频资源及其响应特性,提出一种适应于高风电渗透率的互联系统多源协同LFC策略。首先,分析不同风速对风电机组调频特性的影响,提出一种计及风速变化的风电机组多风速段功率响应模型;其次,构建传统机组、风电机组和储能电站协同参与互联系统LFC模型,兼顾各机组频率响应约束,以互联系统区域控制偏差信号和自动发电成本的加权函数为目标,构建区域信息互动的分布式模型预测控制器;最后,为实现互联系统负荷频率全局最优控制,各控制器结合己区域及其他区域机组运行状态,在线求解所有机组的功率参考值。仿真结果表明:所提策略有效降低了系统频率和联络线功率波动的幅度,实现了各机组之间的最优功率分配,并降低了系统自动发电成本。
