基于最优电压控制的变环境条件下光伏系统最大功率点跟踪策略

为了在可变温度和辐照条件下能够对光伏发电系统进行有效的最大功率点跟踪MPPT(maximum power point tracking),提出了一种针对变环境参数条件下MPPT优化控制的新方法。首先确定最优工作电压与外界环境参数之间的数学表达式;然后根据其非线性关系,建立了MPPT控制策略,该非线性关系可以对太阳能电池的辐照和温度变化做出快速响应;最后,通过Matlab/Simulink数值模拟仿真,验证了该控制算法即使在太阳辐射较低的情况下也能有效地实现光伏发电系统的MPPT。

最优协调电压控制间接拉道排列算法

根据准稳态假设建立含连续–离散时间微分–代数方程约束的最优协调电压控制模型。该模型综合考虑长期电压稳定性和控制成本因素,协调不同地理位置和不同种类的控制手段。根据Pontryagin极大值原理建立该协调电压控制问题的1阶最优性条件,该条件是一个典型的两点边值问题。在此基础上采用拉道(Radau)排列法求解这个两点边值问题。该算法具有计算精度高、数值稳定性好等特点。此外,为考虑有载调压变压器变比、可投切电容器组和待切除负荷的离散特性,还在控制模型中引入了二次罚函数的处理方法。以新英格兰39节点系统为基础构造算例,算例结果表明了该方法的有效性。

应用多波前法快速求解最优协调电压控制问题

将长期电压稳定场景下的协调电压控制问题用带有微分—代数方程约束的最优控制模型来描述,借助Radau排列技术将这个动态优化问题转化为大型非线性规划模型,并采用非线性原—对偶内点法求解。重点探讨如何应用多波前方法结合近似最小度排序提高求解稀疏线性修正方程的效率。以IEEE 17机162节点系统和新英格兰10机39节点系统作为算例,通过与近似最小度法和反向Cuthill-McKee法排序下三角分解结果进行对比,证实了所述方法在计算速度上的优越性。

最优协调电压控制与二次电压控制的比较

针对提高长期电压稳定性的问题,对最优协调电压控制和二次电压控制进行比较研究。根据准稳态假设建立含连续-离散时间微分-代数方程约束的最优协调电压控制模型,该动态优化模型综合考虑长期电压稳定性和控制成本因素,可以协调不同种类和位置的控制,基于Pontryagin极大值原理和Radau排列法构造间接法算法求解,此外引入罚函数处理有载调压变压器变比等离散控制。在新英格兰39节点系统上的比较试验表明了最优协调电压控制具有更优良的控制特性。

含二次电压控制器最优协调电压控制的切换直接算法

基于准稳态假设,提出保留二次电压控制器的动态最优协调电压控制模型。该模型旨在协调扰动后先导节点电压参考值和其他电压控制手段维护长期电压稳定。其目标函数考虑电压稳定和控制成本;等式约束条件为连续–离散时间微分–代数方程组。采用拉道(Radau)排列法先对其进行离散化,得到非线性规划(nonlinear programming,NLP)问题,并基于内点法结合切换技术求解。该直接法具有数值稳定性好、计算速度快的特点。此外引入罚函数处理有载调压变压器变比等离散控制手段。在新英格兰39节点系统和IEEE145节点系统上的试验证明了该模型及其算法的优势。

考虑负荷模糊性的最优协调电压控制

现有电压控制中没有考虑预测负荷和实际负荷之间的偏差,电压控制效果难以保证。为此引入负荷模糊数度量负荷偏离不确定性,提出考虑负荷模糊性的长期电压稳定最优协调控制方法。在含有连续-离散时间微分-代数方程约束和以负荷节点电压偏差与控制成本最小为控制目标的准稳态控制模型的基础上,建立协调电压控制模糊非线性规划模型;然后,根据最大隶属度原则,将模糊非线性规划问题转化为普通非线性规划问题,并基于内点法求解。通过新英格兰10机39节点系统算例仿真验证该模糊优化电压控制方法的有效性和鲁棒性。

海上风电场多端高压直流输电系统母线电压控制策略

基于电压源型换流器的电压-电流特性研究了电压下垂控制策略。为解决下垂控制在风功率注入较低时,直流线路功耗相对较大的问题,采用引入障碍函数的内点算法研究了一种基于最优功率潮流的电压控制策略,实现母线电压稳定,并调整系统以最小的线路功耗输送电能;故障时系统切换至下垂控制,实现换流站的自主协调控制。最后,以4端输电系统为例,采用MATLAB编程和Optimization Tool计算系统稳态运行点,验证2种控制策略的有效性;结果表明,所提策略能够实现多端直流输电系统换流站间的电能分配,而最优电压控制为网侧换流站提供更为合适的电力调度电压参数。