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基于可再生能源的电力系统负荷频率控制
| 论文题名： | 基于可再生能源的电力系统负荷频率控制 |
| 关键词： | 负荷频率控制;电动汽车;光伏发电;储能系统;可再生能源;太阳能 |
| 摘要： | 随着工业化的进程和发展，化石能源已临近枯竭与可再生能源(RenewableEnergySources,RES)大规模并网，现代电力系统发电端呈现多元化发展趋势，并且负荷种类和数量繁多。然而，传统的负荷频率控制(Loadfrequencycontrol,LFC)手段满足不了现代电力系统需求。 在能源变革的过程中，为了合理规划RES和提高其利用率，电动汽车作为代表得到了大力发展。电动汽车到电力系统的概念(Vehicle-to-grid,V2G)被提出，使得电动汽车在电力系统中有了新的意义。电动汽车不仅可以辅助电力系统调频，也可以作为小型储能单元，但是电动汽车并网后LFC要考虑更多因素。其次是RES中的光伏发电无污染、来源充足等特点在电力系统中的渗透率越来越高，于2020年统计，预计在2050年，光伏发电量将成为最大的发电能源。储能系统的发展是促使RES发展的又一因素，光伏储能一体化减少了弃电现象并大大提高了光伏能源的利用率。与电动汽车一样，光伏系统随机性和间歇性时刻在严重影响着电力系统安全稳定运行。为了消除上述带来的频率波动问题，本文对电动汽车和光伏发电辅助电力系统LFC进行了研究，主要内容包括： 1）根据电动汽车供电与充电特性、光伏发电系统运行特性，在传统的单一区域的火电机组LFC模型中添加了用于电力系统调频的储能系统；最后引入联络线模型建立了多区域电力系统LFC模型。 2）针对含有电动汽车的LFC系统，分别考虑了电动汽车作为电源和负荷时的状态并网对系统频率产生的影响。为了进一步贴合实际的情况，在光伏发电模型中加入白噪声模拟系统受到的扰动，并且分别考虑了电动汽车、光伏发电与传统LFC系统的通信延时和发电机与电动机之间的延时问题。对于所建立的两个多源互联LFC系统模型具用较强的随机性，为了实现多区域电力系统协调控制，针对所建立的LFC模型，运用滑模设计了控制器，并进行仿真。通过结果可知，设计的控制器实现了各个子系统的协作，有利于对系统频率的控制。 3）针对可再生能源孤岛运行进行了LFC分析。不同类型的能源有着不同的环境约束，以模型预测控制的思想设计控制器，通过各个能源子系统进行信息传递，实现不同种类的能源协同控制。通过分析仿真结果，在控制器的作用下，不同的能源输出的频率都能实现稳定控制，在一定程度上提高的电力系统的稳定性。 |
| 作者： | 王志鹏 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 邱建龙;王有良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 临沂大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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