多区域互联高渗透率光伏混合发电系统的频率控制策略研究

作     者：张鑫 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：艾永乐

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：光伏并网 频率控制 LFC控制算法 变论域模糊PID 

摘      要：近年来光伏发电占比量不断增加。随着光伏发电渗透率的提高,电网调频能力不断下降。此外用户对电能质量和供电可靠性的需求使得高渗透率混合电力系统逐渐由集中式大型电网向区域互联式电力系统转变。因此研究多区域互联高渗透率光伏并网时电网的调频策略与方法,提升电网频率控制的快速性和稳定性是十分必要的。针对多区域互联光伏混合发电系统频率不稳定,且PID、模糊逻辑、模糊PID等传统方法不能兼顾控制速度与稳定性的问题,本文提出一种基于鲸鱼捕食算法的变论域模糊PID负荷频率控制策略,可以有效提高系统电能频率控制效果,具有更快的控制速度和更小的稳态误差。具体研究内容如下:首先建立了直流全耦合的四区域互联高渗透率光伏混合发电系统模型。综述了多区域互联高渗透率光伏混合发电系统频率控制面临的问题和电力系统频率控制技术研究现状,对其中负荷频率控制(load frequency control,LFC)技术概念进行介绍。对光伏混合火力发电系统的基本组成进行分析并线性化处理,利用Simulink平台搭建单区域互联光伏混合发电系统模型,又以多区域互联高渗透率光伏混合发电系统状态空间模型为基础,搭建直流全耦合的四区域互联高渗透率光伏混合发电系统模型。其次以直流全耦合的四区域互联高渗透率光伏混合发电系统模型为控制对象进行频率控制策略研究。本文介绍了三大类LFC控制算法,并以PID法、模糊逻辑法和模糊PID法为代表进行了研究,通过Simulink搭建具有LFC控制模块的四区域互联高渗透率光伏混合发电系统模型,得出相应的输出电流频率仿真波形,并对其进行分析和评价。最后,基于对三大类LFC算法的优缺点分析,尤其是传统方法控制速度较慢与超调量较大的劣势,提出基于鲸鱼捕食算法的变论域模糊PID负荷频率控制策略。为了验证该策略,通过Simulink搭建仿真模型,并与PID、模糊逻辑、模糊PID进行对比分析,证实了所提控制策略具有更短的稳定时间与更小的稳态误差,具有一定的优越性、有效性。本文共含图片72张,表格9个,参考文献77篇。