动态需求响应资源参与电网调频协调控制策略研究

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随着社会经济的发展,近些年来电力需求不断增长,光伏和风电等新能源接入电网也给电网的频率稳定性带来了巨大挑战。传统的电力系统调频主要是由发电侧完成的,但随着大量新能源的接入仅仅依靠发电侧资源进行调频难以有效应对大量新能源并网后的供需平衡问题,电网需要其他调频方式来弥补传统调控方法的不足。动态需求响应(Dynamic Demand Response,DDR)作为一种需求侧资源,其种类多样且调频容量充足可以有效缓解供需矛盾,加快电力系统频率稳定,减小系统的频率偏差等。本文以此为契机,研究了DDR参与电网调频的协调控制策略,具体研究内容为:首先,分析了DDR资源的调频特性。介绍了DDR资源的不确定性、间歇特性以及延时特性,描述了在这些特性的影响下DDR资源接入电网后的调频特性,然后针对不同类型的DDR资源描述它们各自不同的调频特性,主要选取了具有代表性的电动汽车、空调以及工业负荷,为后文设计控制策略做铺垫。然后,设计了DDR资源与发电侧资源的协同控制策略。介绍了加入DDR资源后的发用电协同控制体系,然后着重介绍基于间歇特性的DDR资源参与一次调频的协同控制策略,根据单区域和多区域电力系统频率控制模型分别介绍其参数设计方法,并给出具体的证明与求解过程在考虑间歇特性时使系统具有较好的稳定性和H∞性能。最后通过仿真验证所求参数的合理性,分别比较在不加控制与加入控制时的系统频率曲线、在仅使用发电侧资源与加入DDR资源后的系统频率曲线、不同间歇特性下的系统频率曲线。通过频率对比曲线可以得出结论,加入DDR资源后可以加快系统稳定,提高系统鲁棒性。最后,设计了多类DDR资源在参与一次调频时的协同控制策略。多类DDR资源在参与电力系统调频时由于调频特性的差异如果不加以协调控制会对电网频率稳定性带来一定影响,为了整合多类DDR资源,介绍了基于切换规则的DDR资源协同控制策略,此控制策略主要考虑资源在调频容量上的协调,通过协同控制减少DDR资源间歇特性对系统频率的影响,降低部分DDR资源突然加入或突然撤出时的频率扰动,并通过仿真验证控制策略的合理性。接着设计了考虑经济性和控制性能的最优控制策略,此控制策略主要考虑在电力系统稳定的前提下,通过求解满足系统稳定性要求的控制增益,得到系统在各种稳定情况下的经济性和控制性能指标,并利用粒子群算法求得最终的最优控制策略,最后通过仿真验证在控制增益不同时对系统频率的影响。
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