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知识-数据混合驱动的电网频率协同控制算法

中国电机工程学报 2022年第23期42卷 8523-8533页

作者：王力成邓宝华黄刚戴汉扬李艳张有兵浙江工业大学信息工程学院浙江省杭州市310023 之江实验室浙江省杭州市311121 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院) 北京市海淀区100192 深圳供电局有限公司广东省深圳市518000

可再生能源对传统同步机组的持续替代在加剧电源侧功率波动的同时,还显著降低了系统整体惯量水平,进而对电网的频率稳定造成了严峻挑战。针对新形态下电网频率控制难题,提出了一种“集中式训练、分布式执行”的知识-数据混合驱动算法以... 详细信息

可再生能源对传统同步机组的持续替代在加剧电源侧功率波动的同时,还显著降低了系统整体惯量水平,进而对电网的频率稳定造成了严峻挑战。针对新形态下电网频率控制难题,提出了一种“集中式训练、分布式执行”的知识-数据混合驱动算法以实现含储能的多机系统对频率偏差的快速协同响应。该算法采用演员-评论家架构,以深度策略网络作为演员,构建起本地信息与控制器动作的映射关系;以系统频率偏差和发电机/储能系统出力关于控制器输出动作的策略梯度解析表达式构建评论家,辅助深度策略网络参数的离线训练。训练完备的各智能体(深度策略网络)可以仅依赖本地状态信息实现发电机和储能系统间兼顾快速频率响应与整体调频成本的实时协同运行。仿真结果验证了所提算法在频率控制效果、系统调频总成本以及收敛速度等方面相较传统方法的优越性。

关键词：深度强化学习储能系统电力系统频率控制知识-数据混合驱动低惯量系统

提升新型电力系统调频能力的受控负荷阻尼因子控制器

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中国电机工程学报 2023年第3期43卷 868-877页

作者：孙元章徐箭廖思阳柯德平张喆王博胡耀华武汉大学电气与自动化学院湖北省武汉市430072 东莞理工学院广东省东莞市市523808

建设以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰和碳中和的有效途径。随着可再生能源发电的大规模建设并入网,常规以化石能源为燃料的大型发电机组将会被逐步替换,这种情况将导致新型电力系统的调频与调峰面临着巨大的压力。同时随着用... 详细信息

建设以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰和碳中和的有效途径。随着可再生能源发电的大规模建设并入网,常规以化石能源为燃料的大型发电机组将会被逐步替换,这种情况将导致新型电力系统的调频与调峰面临着巨大的压力。同时随着用电负荷设备中电力电子的渗透和自动化水平的提升,在电力系统调频中使用的负荷阻尼常数D,即负荷有功对系统频率变化的自然响应,也发生了相当大的改变。很多单个家用电器及其组合对系统频率的变化不响应或基本不响应,这意味着负荷阻尼常数D会变得很小。由此,提出1种受控负荷阻尼因子的新概念、控制器的设计理论和实现方法,将大幅提升负荷有功功率对系统频率变化的受控响应,有效增强了新型电力系统的调频能力。根据2021年全国负荷水平计算,按照所提理论,可以给全国电网增加的调频容量达到(15000~20000)MW/0.1Hz,为解决大规模可再生能源发电接入电网面临的调频难题提供理论和技术支撑。

关键词：受控负荷阻尼因子负荷阻尼常数电力系统频率控制新型电力系统

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温控负荷虚拟惯量控制策略研究

温控负荷虚拟惯量控制策略研究

作者：王喆南京师范大学

学位级别：硕士

由于生产生活用电需求不断增大和化石能源的日趋枯竭,风力、光伏等新能源发电作为传统化石能源的替代能源,占发电总量的比例越来越高。然而,由于大部分集中式新能源发电装置与电网是通过电力电子器件连接,因此通常不具备惯性特征。所以... 详细信息

由于生产生活用电需求不断增大和化石能源的日趋枯竭,风力、光伏等新能源发电作为传统化石能源的替代能源,占发电总量的比例越来越高。然而,由于大部分集中式新能源发电装置与电网是通过电力电子器件连接,因此通常不具备惯性特征。所以高比例的新能源电源接入电网将导致电力系统惯性的明显降低。当系统受到比较大的功率扰动时,电力系统惯性的不足将有可能导致系统频率偏移幅值特别大的情况出现,因此通过设计有效的控制策略以调节系统惯性,对电网的安全稳定运行非常重要,也为新能源大比例参与发电提供了安全保障。本文以此为契机,开展温控负荷参与虚拟惯量控制的研究,以达到调节电力系统惯性、降低频率偏差幅值、提高系统稳定性的目的。本文主要工作包括:（1）介绍研究背景及意义,分析高比例新能源电源接入电网对电力系统惯性的影响。论述了利用大量温控负荷集群参与电力系统频率控制的优势。从现有的提升电力系统惯性的策略、温控负荷建模和温控负荷参与调频调度三方面介绍国内外研究现状。（2）基于等效热参数模型,考虑温控负荷运行状态不能连续切换的实际情况,建立基于等效热参数模型的温控负荷改进仿真模型。在大量温控负荷集群参数多样化的条件下,推导出温控负荷集群的动态储能模型。分析高比例新能源电源接入电力系统对电力系统频率响应模型参数的影响,详细研究频率响应模型参数的推导过程,给出计及高比例新能源接入的电力系统频率响应模型参数修正方案。（3）根据发电机转子的运动方程,探究基于微分控制器的需求响应策略对电力系统惯性的影响,确定大量温控负荷集群参与需求响应的控制架构和控制手段。并基于大量温控负荷储能模型,分析储能模型能量与实际电量之间的关系,给出储能能量与等效电量之间的转换系数表达式。在此基础上,设计出虚拟惯量控制器参数的实时调整方案。（4）基于本文建立的温控负荷改进仿真模型和计及新能源电源接入的电力系统频率响应修正模型,选取参数进行仿真验证。首先从是否采用微分控制器方面进行仿真验证了基于微分控制器的温控负荷需求响应策略对调节电力系统惯性的有效性,其次从是否对温控负荷集群引入功率跟踪控制器形成反馈闭环方面设计仿真,验证了功率跟踪控制器对抑制大量温控负荷集群功率不确定性的有效性,最后通过选取适当的温控负荷温度状态进行仿真验证了给出的虚拟惯量控制器参数实时调整方案的有效性。

关键词：虚拟惯量控制温控负荷等效储能模型电力系统频率控制跟踪控制

考虑风电功率波动特性的电力系统AGC分频控制策略

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考虑风电功率波动特性的电力系统AGC分频控制策略

作者：李志翔南京理工大学

学位级别：硕士

随着现代电力系统中风电渗透率的不断增加,具有波动特性的风电功率对电力系统频率的影响也越来越大。电力系统的自动发电控制(Automatic generation control,AGC)作为调节电网频率,应对风电功率波动的重要手段之一,也将发挥愈来愈重要... 详细信息

随着现代电力系统中风电渗透率的不断增加,具有波动特性的风电功率对电力系统频率的影响也越来越大。电力系统的自动发电控制(Automatic generation control,AGC)作为调节电网频率,应对风电功率波动的重要手段之一,也将发挥愈来愈重要的作用。因此,研究电力系统AGC的控制策略,对于维持电网频率稳定和提高电网接纳风电的能力具有重要意义。本文针对大规模风电并网引起的电力系统频率持续剧烈波动问题,以具有秒级调节能力的BLR(Base load regulated)型AGC机组为研究对象。本文研究发现虽然基于传统比例-积分(Proportional-integral,PI)控制的BLR型AGC机组具有秒级调节能力,能够根据实时频率波动调整出力,但是风电功率波动中高频分量引起的频率波动会对PI控制器造成干扰,影响其控制性能,甚至可能导致系统频率振荡。同时,本文通过分析得到,风电功率波动在频域内呈现幅值随频率增大而减小的特性。因此,本文在考虑风电功率波动特性和BLR型AGC机组调节特性的基础上,提出基于分频控制的电网频率控制策略,通过引入信号分频器对电网频率信号进行分频处理,让BLR型AGC机组的一次调频和二次调频分别处理不同频段内的频率信号。在此基础上,利用根轨迹法分析了改进方法下调差系数和PI参数对系统稳定性的影响,确定了控制参数的稳定范围,讨论了分频器参数、风电渗透率和调频备用容量对改进策略的影响,并在单区域等值系统和IEEE14标准系统中进行了仿真验证,仿真结果表明改进方法能有效减小系统频率偏差,提高AGC机组的调频能力。最后,本文在包含同步机模拟器、风机模拟器和回馈式负载的电力系统机电动态特性模拟实验平台上验证了所提控制策略的有效性。

关键词：自动发电控制电力系统频率控制风电功率波动分频控制风电渗透率

基于PSCAD的区域闭环频率调速系统在不同负荷扰动下的调频参数分析

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陕西电力 2014年第11期42卷 74-76,81页

作者：王占英张国飞王超国网长春市城郊供电公司吉林长春130021 国网吉林省电力有限公司吉林长春130021 国网陕西省电力公司电力科学研究院陕西西安710054

一次调频是调速系统根据电网频率变化,自发调整机组负荷,确保电网频率稳定的重要途径之一。通过建立典型发电机组一次调频模型和调速系统模型,将控制区等效为一个同步发电机群,进行不同负荷扰动时的仿真试验,分析一次调频参数对控制电... 详细信息

一次调频是调速系统根据电网频率变化,自发调整机组负荷,确保电网频率稳定的重要途径之一。通过建立典型发电机组一次调频模型和调速系统模型,将控制区等效为一个同步发电机群,进行不同负荷扰动时的仿真试验,分析一次调频参数对控制电网频率的影响,得出参数对控制系统稳态性能和动态性能的影响规律,可作为实际控制系统中参数设置的重要参考。

关键词：电力系统频率控制调速系统一次调频调频参数

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神经网络自组织模糊控制算法及其应用

机械研究与应用 2011年第6期24卷 10-12页

作者：王丽珍晋中学院机械学院山西晋中030600

针对负荷频率控制的非线性、参数的不确定和纯迟延特性等问题,结合模糊控制技术和神经网络控制技术的优点,提出一种神经网络自组织模糊控制算法。该算法应用于电力系统频率控制中的仿真研究表明,该控制方案表现出良好的控制品质并能适... 详细信息

针对负荷频率控制的非线性、参数的不确定和纯迟延特性等问题,结合模糊控制技术和神经网络控制技术的优点,提出一种神经网络自组织模糊控制算法。该算法应用于电力系统频率控制中的仿真研究表明,该控制方案表现出良好的控制品质并能适应被控对象参数的变化,提高了系统稳态精度和动态性能。

关键词：模糊控制神经网络控制电力系统频率控制