風燃協(xié)調(diào)等效電廠的控制策略研究.pdf

1、風電以其資源豐富、分布廣泛、清潔環(huán)保等特點在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展。然而，隨著風力發(fā)電的輸出電能在電力系統(tǒng)中所占比重的增加，其輸出功率的波動性給電網(wǎng)運行帶來的不利影響日趨嚴重。
　　目前解決風電功率波動性問題的主要方法有兩類：一類是控制風機的運行狀態(tài)以平滑其輸出，但是這種方法需要損失一部分風能，且在風功率波動較大時的平滑效果有限；第二類是利用可控電源或儲能設(shè)備與風電構(gòu)成互補。其中，風儲協(xié)調(diào)運行以及風燃協(xié)調(diào)運行是本課題解決風電功

2、率波動性問題的核心思路。
　　本文首先對風儲聯(lián)合運行系統(tǒng)進行了深入分析。已有文獻提出了將模型預測控制（MPC，Model Predictive Control）和低通濾波原理（LPF，Low Pass Filter）相結(jié)合的風儲協(xié)調(diào)運行方法[1]。本文在該方法的基礎(chǔ)上，針對該方法的魯棒性問題，從兩個方面做了進一步深入的研究。（一）研究了風電功率預測誤差對控制策略的影響問題。本文提出采用正交試驗（TOAT，Taguchi’s Ort

3、hogonal Array Testing）的方法產(chǎn)生未來可能發(fā)生的風功率典型場景，并綜合考慮這些典型場景，得到魯棒優(yōu)化結(jié)果。算例分析表明，TOAT的應用增強了新方法針對風功率預測誤差的魯棒性；（二）研究了風儲協(xié)調(diào)多目標控制中權(quán)重系數(shù)的自適應調(diào)整問題。本文提出了一種通過網(wǎng)格化搜索進行權(quán)重系數(shù)在線調(diào)優(yōu)的動態(tài)賦權(quán)方法。為了判定最優(yōu)的權(quán)重系數(shù)，提出了一種基于隸屬度與熵權(quán)法的評價方法。算例分析表明，所提出的方法能夠根據(jù)風電功率波動情況、儲能荷電

4、狀態(tài)(SOC)以及儲能出力等情況，自適應地改變各子目標的權(quán)重系數(shù)，從而在平抑風電功率波動的同時，提高儲能充放電效率，并顯著改善對儲能SOC的控制效果。
　　然后，本文提出了風燃協(xié)調(diào)等效電廠（WGPP，Wind-Gas coordinated equivalent power plant）的概念，通過風力發(fā)電系統(tǒng)與燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組（CCPP，Gas-Steam Combined Cycle Power Plant）的互補運行，

5、實現(xiàn)提高WGPP并網(wǎng)功率的可控性和可調(diào)性，以及作為一個等效電廠參與系統(tǒng)調(diào)度運行等目標。本文分別從WGPP的自動發(fā)電控制策略和經(jīng)濟調(diào)度策略等兩個方面進行了研究。（一）針對WGPP的調(diào)度目標以及接入系統(tǒng)規(guī)模的不同，本文提出了兩種不同的WGPP調(diào)度模式：跟蹤調(diào)度曲線模式和CPS控制模式。接著，為了充分利用WGPP中CCPP機組出力調(diào)節(jié)速度快的特點，本文對基于傳統(tǒng)比例積分原理的自動發(fā)電控制算法進行了改進。最后，分別以現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)以及4種風電功率

6、事件為例，在RTDS仿真平臺上對兩種WGPP調(diào)度模式的可行性進行了驗證；（二）本文對 WGPP的經(jīng)濟調(diào)度策略進行了研究。在考慮 CCPP機組運行約束條件下，同時考慮風電場合理棄風，以及負荷響應等功率調(diào)節(jié)手段，以MPC為基本框架，提出了以等效電廠的經(jīng)濟最優(yōu)為目標的經(jīng)濟調(diào)度策略。仿真結(jié)果表明新方法使得等效電廠在跟蹤調(diào)度曲線的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了WGPP的經(jīng)濟最優(yōu)控制。
　　本文研究受到了國家科技支撐計劃資助項目(2013BAA01B04),