基于扩展MPC的多区域电力系统负荷频率优化控制方法研究

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1、分类号：TP18UDC：621.3学号：15451186186密级：公开温州大学硕士学位论文基于扩展MPC的多区域电力系统负荷频率优化控制方法研究作者姓名：谢晓青学科、专业：计算机应用技术研究方向：新能源微电网技术指导教师：曾国强（副教授）完成日期：2018年5月温州大学学位委员会分类号：TP18UDC：621.3学号：15451186186密级：公开温州大学硕士学位论文基于扩展MPC的多区域电力系统负荷频率优化控制方法研究作者姓名：学科、专业：计算机应用技术研究方向：新能源微电网技术指导教师：完成日期：2018年5月温州大学学位委员会温州大学学位论文独创性声明本人

2、郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得温州大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日温州大学学位论文使用授权声明本人完全了解温州大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权温州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库

3、进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属温州大学。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日基于扩展MPC的多区域电力系统负荷频率优化控制方法研究摘要现代电力系统的一个重要特征就是分层分区互联运行，负荷频率控制对于保证多区域互联电力系统的稳定运行具有重要意义。随着大量光伏发电、风力发电等间歇式、随机性分布式可再生能源的接入，多区域互联电力系统负荷频率控制问题已面临严峻挑战。近年来，模型预测控制算法在电力电子变换器和电力系统等快过程系统中的应用越来越受到关注，但在高

4、渗透率分布式可再生能源接入的复杂多区域互联电力系统负荷频率控制中的应用研究还处于起步阶段。本文基于改进的模型预测控制算法和极值优化算法，深入研究传统多区域互联电力系统以及包含光伏发电、风力发电等可再生能源的多区域互联电力系统的负荷频率优化控制难题。本文的主要研究工作和创新点如下：(1)通过引入一个扩展的状态向量到系统状态空间模型和有限时域动态预测模型，提出了一种扩展的预测控制算法(ExtendedModelPredictiveControl,EMPC)实现计及光伏的两区域互联电力系统负荷频率优化控制。相比现有研究工作，本文考虑了火力发电区域中调速器的死区时间和发电机

5、的发电速率限制等非线性约束约束条件。通过对系统正常工况运行、动态负载干扰和模型参数失配等多种场景下的仿真实验，验证了EMPC算法相比现有基于遗I传算法、萤火虫算法和群体极值优化算法改进的比例积分控制策略具有更佳的暂态、稳态控制性能以及更强的鲁棒性。(2)在研究工作(1)的基础上，将群体极值优化算法引入到EMPC的滚动优化策略中，提出了一种基于群体极值优化算法的分布式扩展预测控制算法(PopulationExtremalOptimizationBasedDistributedExtendedModelPredictiveControl,PEO-EDMPC)，并将其应用

6、到传统的多区域互联电力系统负荷频率控制中。通过对两区域和三区域典型互联电力系统的仿真实验，从而验证了PEO-EDMPC算法相比传统的分布式积分控制、基于群体极值优化的比例积分控制以及传统模型预测控制算法具有更好的暂态、稳态控制性能以及更强的鲁棒性。(3)在研究工作(2)的基础上，将PEO-EDMPC算法扩展应用到包含风力发电机组的多区域互联电力系统负荷频率优化控制问题中。通过对计及风电的两区域和三区域互联电力系统的仿真实验，从而进一步验证了PEO-EDMPC算法相比传统模型预测控制算法在暂态、稳态控制性能以及鲁棒性能等方面所具有的优势。关键词：多区域互联电力系统，负

7、荷频率控制，可再生能源，模型预测控制，群体极值优化IIRESEARCHONTHEEXTENDEDMODELPREDICTIVECONTROLBASEDOPTIMALLOADFREQUENCYCONTROLISSUEOFMUTI-AREAINTRTCONNECTEDPOWERSYSTEMABSTRACTAnimportantfeatureofthemodernpowersystemoperationislayered,divisionalandinterconnected.Therefore,loadfrequencycontrolisofgreatsignifi