分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制方法研究

王德真

(許昌電氣職業(yè)學(xué)院，河南 許昌 461000)

0 引言

電力供電規(guī)模的擴(kuò)大，需構(gòu)建分布式能源微電網(wǎng)控制模型，結(jié)合電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)方法，進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制，建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制穩(wěn)態(tài)跟蹤模型，通過模糊約束方法，進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制，提高分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰性能，在進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制過程中，受到分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰差異性因素的影響，導(dǎo)致分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制能力不好，降低了分布式能源微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，研究分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制方法，在提高分布式能源微電網(wǎng)的穩(wěn)定性方面具有重要意義。本文提出基于節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制的分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制方法。構(gòu)建分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制約束參數(shù)模型，建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的穩(wěn)定約束模型[1，2]，結(jié)合節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制。最后進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析，得出有效性結(jié)論。

1 分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制

1.1 獲取調(diào)峰控制約束參數(shù)

假設(shè)分布式能源微電網(wǎng)的融合電流分布集滿足：

isec(θ/ω0)=0

(1)

式中，θ表示負(fù)載電流波動(dòng)角度；ω0表示電流初始角速度，在輸出功率預(yù)測(cè)值小于調(diào)度值的條件下，得到分布式能源微電網(wǎng)的負(fù)載電流：

〈|isec(t)|〉=〈i0〉

(2)

分布式能源微電網(wǎng)的整流電壓vi滿足穩(wěn)態(tài)特征約束條件，得到收斂值[3]：

vi(t)-nxvsec(t)=vcx(t)+vlx(t)

(3)

利用VDC表示直流電源電壓，進(jìn)而計(jì)算出不同調(diào)度模式下的穩(wěn)態(tài)電壓，表示為：

(4)

根據(jù)滾動(dòng)策略和反饋校正方法，得到分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)：

ipri(t)?Iprisin(ωt-α)

(5)

式中，α表示電流波動(dòng)周期，在分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制參數(shù)變化條件下，得到分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰最大電感Lmx的電流為：

(6)

采用整流濾波方法，得到分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰輸出電壓vsec為：

vsec(t)=Voutsign[sin(ωt-θ)]

(7)

瞬態(tài)電流為：

isec(t)=nx[ipri(t)-iLmx(t)]

(8)

在連續(xù)啟停調(diào)峰調(diào)控下，即可得到電流非參數(shù)核密度估計(jì)值為：

(9)

Vo=RloadIo

(10)

其中：

x=α-θ

(11)

在微電網(wǎng)特征分析支持下，分析分布式能源微電網(wǎng)的有功功率響應(yīng)特征進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰輸出穩(wěn)態(tài)性，

1.2 基于參數(shù)融合的調(diào)峰參數(shù)控制模型

搜索大量的熱穩(wěn)定臨界點(diǎn)進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)融合[4,5]，建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的穩(wěn)定約束模型，結(jié)合節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制方法，進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制電樞轉(zhuǎn)換，為：

(12)

式中，F(xiàn)m為分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰動(dòng)勢(shì)，Ag為分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的輸出穩(wěn)態(tài)特征解，R為繞組，每分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)融合計(jì)算為：

(13)

(14)

(15)

假設(shè)μr1和μr2為1，則分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)控制模型為：

(16)

最后，考慮到漏磁系數(shù)k1[6]，得到分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)多尺度識(shí)別結(jié)果為：

(17)

(18)

(19)

式中，δ為經(jīng)驗(yàn)值[7-8]。根據(jù)上述分析，進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)融合處理，提高分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制能力[9，10]。

1.3 調(diào)峰控制的實(shí)現(xiàn)

建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的穩(wěn)定約束模型，結(jié)合節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制[11]，則合同電量為E=vl×B。令v=rωr，r=rr+lg，B=kβk1Bg，l=lskfkcAw/Ac則：

(20)

式中，ωr為多場(chǎng)景下分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰約束參照值，Ac為分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰電流，表示為I=AcJcu，停機(jī)最小持續(xù)時(shí)間約束電壓為：V=E+RI，其中R為繞組電阻。因此：

(21)

式中，ρ為分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的變化率，ket=1+πγ(rr+lg+lw)/(pls)，表示分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰峰組。輸入機(jī)組組合的計(jì)算時(shí)間尺度P=VI與Ac[12]，分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰繞組為：

(22)

與分布式電源機(jī)組群開、停機(jī)安排下，可以得到直流潮流的機(jī)組的慣性轉(zhuǎn)矩滿足：

(23)

如果不滿足不等式約束，則分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰最大轉(zhuǎn)速下降[13]。建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的穩(wěn)定約束模型，結(jié)合節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制[14]。

2 仿真測(cè)試分析

為了驗(yàn)證本文方法在實(shí)現(xiàn)分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制的性能，進(jìn)行仿真測(cè)試分析，設(shè)定電源的功率為300 MW，穩(wěn)態(tài)功率為230 MW，直流電感為12 mH，交流電網(wǎng)頻率為50 Hz，根據(jù)上述參數(shù)設(shè)定，進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制。

由圖1得知，采用該方法進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制的穩(wěn)定性較好，提高了分布式能源微電網(wǎng)的輸出穩(wěn)定性。

圖1 分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制

在能源微電網(wǎng)調(diào)峰過程中，其方法負(fù)荷跟蹤能力是一個(gè)關(guān)鍵性評(píng)估指標(biāo)，負(fù)荷跟蹤能力越強(qiáng)，其調(diào)峰精度越高，也就是方法靈活性越好。好的負(fù)荷跟蹤能力是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)高精度調(diào)峰的必要條件。以文獻(xiàn)[3]研究成果作為對(duì)照實(shí)驗(yàn)組，對(duì)比測(cè)試傳統(tǒng)方法和所提方法的微電網(wǎng)負(fù)荷跟蹤效果，圖2中的水平直線為不同方法的初始負(fù)荷檢測(cè)數(shù)值標(biāo)定線。

圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在微電網(wǎng)運(yùn)行過程中，所提方法的負(fù)荷跟蹤曲線變化趨勢(shì)更接近實(shí)際負(fù)荷變化，這說明所提方法具有更好的負(fù)荷跟蹤能力，進(jìn)一步驗(yàn)證了在控制參數(shù)融合促進(jìn)作用下，所提方法具有更優(yōu)調(diào)峰效果。

3 結(jié)論

(1) 通過模糊約束方法，進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制，提高分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰性能，本文提出基于節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制的分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制方法。

(2) 構(gòu)建分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制約束參數(shù)模型，根據(jù)分布式能源微電網(wǎng)的有功功率響應(yīng)特征進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰輸出穩(wěn)態(tài)性分析，建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰有功功率約束參數(shù)模型，搜索大量的熱穩(wěn)定臨界點(diǎn)進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰參數(shù)融合，建立分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰的穩(wěn)定約束模型，結(jié)合節(jié)點(diǎn)電壓幅值調(diào)制方法，實(shí)現(xiàn)分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制。

(3) 該方法進(jìn)行分布式能源微電網(wǎng)調(diào)峰控制的穩(wěn)定性較好，自動(dòng)控制能力較強(qiáng)。

圖2 不同調(diào)峰方法的負(fù)荷跟蹤準(zhǔn)確性測(cè)試結(jié)果