Coordinated control strategy for a PV-storage grid-connected system based on a virtual synchronous generator

Due to the characteristics of intermittent photovoltaic power generation and power fluctuations in distributed photovoltaic power generation,photovoltaic grid-connected systems are usually equipped with energy storage units.Most of the structures combined with energy storage are used as the DC side.At the same time,virtual synchronous generators have been widely used in distributed power generation due to their inertial damping and frequency and voltage regulation.For the PV-storage grid-connected system based on virtual synchronous generators,the existing control strategy has unclear function allocation,fluctuations in photovoltaic inverter output power,and high requirements for coordinated control of PV arrays,energy storage units,and photovoltaic inverters,which make the control strategy more complicated.In order to solve the above problems,a control strategy for PV-storage grid-connected system based on a virtual synchronous generator is proposed.In this strategy,the energy storage unit implements maximum power point tracking,and the photovoltaic inverter implements a virtual synchronous generator algorithm,so that the functions implemented by each part of the system are clear,which reduces the requirements for coordinated control.At the same time,the smooth power command is used to suppress the fluctuation of the output power of the photovoltaic inverter.The simulation validates the effectiveness of the proposed method from three aspects:grid-connected operating conditions,frequency-modulated operating conditions,and illumination sudden-drop operating condition.Compared with the existing control strategies,the proposed method simplifies the control strategies and stabilizes the photovoltaic inverter fluctuation in the output power of the inverter.

Adaptive coordinated control of engine speed and battery charging voltage

In this paper, the control problem of auxiliary power unit (APU) for hybrid electric vehicles is investigated. An adaptive controller is provided to achieve the coordinated control between the engine speed and the battery charging voltage. The proposed adaptive coordinated control laws for the throttle angle of the engine and the voltage of the power- converter can guarantee not only the asymptotic tracking performance of the engine speed and the regulation of the battery charging voltage, but also the robust stability of the closed loop system under external load changes. Simulation results are given to verify the performance of the proposed adaptive controller.

Control of Unit Power Factor PWM Rectifier

To solve the problem of harmonic pollution to the power grid that caused by traditional diode rectifier and phase controlled rectifier, the unit power factor PWM rectifier is designed. The topology structure of the rectifier circuit is introduced and the double closed-loop control strategy in three-phase stationary coordinate system is analyzed. For the deficiency of control strategy, the control strategy in two-phase synchronous rotating coordinate system is proposed. This makes the independent control of active current and reactive current to be realized. The simulation model of the PWM rectifier is built and the effectiveness of the control method proposed in this paper is verified by simulation.

An Improved Torque Sensorless Speed Control Method for Electric Assisted Bicycle With Consideration of Coordinate Conversion

In this paper,we propose an improved torque sensorless speed control method for electric assisted bicycle,this method considers the coordinate conversion.A low-pass filter is designed in disturbance observer to estimate and compensate the variable disturbance during cycling.A DC motor provides assisted power driving,the assistance method is based on the realtime wheel angular velocity and coordinate system transformation.The effect of observer is proved,and the proposed method guarantees stability under disturbances.It is also compared to the existing methods and their performances are illustrated through simulations.The proposed method improves the performance both in rapidity and stability.

PJM电力市场风险管控措施及对南方区域的建议

电力市场改革的深化对电网运行风险管控提出了新的要求。通过总结PJM(Pennsylvania-New Jersey-Maryland)电力市场的风险管控策略,从两个方面分析其电力系统物理运行风险管控策略:包含长期、短期和实时的风险事故发生前措施,执行紧急中断与恢复的风险事故发生后措施;从日前的可靠性机组组合、与电能量市场联合优化的辅助服务市场、中长期的容量市场和输电权市场四个方面分析其基于电力市场的风险管控策略。并将其与南方电网现有风险管控措施相对比,提出了进行多时段风险评估、采取调度-市场相结合的管控风险手段、建设完备的市场体系、成立风险委员会等多方面建议。

基于逐次变分模态分解的飞轮-火电一次调频控制策略

随着新型电力系统的大力建设与推广,火电机组面临的调频压力增大,提出一种逐次变分模态分解的飞轮-火电一次调频控制策略。首先,以飞轮储能和火电机组为研究对象,建立考虑新能源占比的飞轮-火电一次调频模型;其次,将一次调频功率指令利用逐次变分模态方法分解,由火电机组响应分解后的低频功率指令,同时设计飞轮储能下垂优化控制方法,实现飞轮储能与火电机组响应频率变化的协同控制;最后在不同工况下仿真验证,结果表明所提策略可有效避免火电机组一次调频时的频繁出力,减小火电机组响应频率变化时的调控要求,同时可最大限度地利用飞轮储能调频容量并保证飞轮储能调频期间的运行安全,进一步提升了系统的频率响应能力。

深度调峰工况下超临界机组的干湿态转换策略研究

为寻求深度调峰工况下合适的干湿态转换方式,在2台超临界机组上,采用2种不同的干湿态转换策略,对协调控制方式下的干湿态转换及其对系统稳定性的影响进行了研究。结果表明:2种策略均能够实现协调方式下的干湿态转换,可以通过转态进行进一步的深调工作;通过煤、水协同控制或给水流量控制均可实现干湿态转换,但水煤比变化情况不同;干转湿过程中,受到2种策略的影响,系统稳定性(主汽温度、主汽压力)区别明显;在湿转干过程中,2种策略下的系统都表现出良好的稳定性。

计及灵活经济环保运行的火电-飞轮储能系统容量配置与调频参数协同优化

提出了一种计及灵活经济环保运行的火储系统容量配置与调频参数协同优化方法。首先,设计了一种基于低通滤波自动分配火储功率和考虑储能荷电状态自恢复的火储联合一次调频协调控制策略;综合考虑系统调频性能、投入运行成本、污染物排放等,建立了火储容量配置与调频参数协同优化模型,并给出了基于粒子群算法的求解方法。最后,以某火储系统为例进行仿真验证。结果表明:协调控制策略和协同优化方法具有有效性。

新型电力系统下火电机组灵活性运行技术发展及挑战

“双碳”背景下,新能源开始大规模并网发电,但新能源发电的随机性与波动性对电网造成一定冲击,亟需构建新型电力系统。在这一过程中,作为电力系统的基石,传统火电将向提供可靠容量、调峰调频等辅助服务的基础保障性和系统调节性电源转型,火电机组的灵活性改造成为必然选择。分析了构建新型电力系统的阶段性目标及面临的困难与挑战,探讨了现阶段火电机组灵活性改造遇到的问题,结合火电运行数据,分析火电机组配置储能设备的技术途径。研究认为:构建新型电力系统过程中存在着电力系统不稳定、传统火电转型困难、能耗大、环保压力大等问题;火电机组本体的灵活性改造面临调峰能力不足、运行成本较高、负荷响应慢、运行能耗大及安全性不高等问题;通过火电加储能的运行模式会带来较好的经济效益和环境效益。

基于多目标遗传算法的火电机组负荷频率控制方法

常规的负荷频率控制方法以频率协调为主,调频信号指令受到阶跃响应的影响,存在一定的频率偏差,阻碍火电机组频率控制效果。因此,设计了基于多目标遗传算法的火电机组负荷频率控制方法。提取火电机组负荷一次调频特征,将高出允许合理范围的火电机组负荷频率进行调整,增加或减小机组功率,使其达到新的负荷平衡。基于多目标遗传构建火电机组负荷频率控制模型,以机组发电损失与经济投入作为约束条件,优化汽轮机输出功率阶跃响应速度,从而控制火电机组负荷频率。协调机组负荷频率控制分配因子,将火电机组的前馈变负荷速率进行调节,在不影响机组负荷变化率的基础上,修正负荷频率偏差。采用对比实验,验证了方法的控制效果更佳,能够应用于实际生活中。

大型燃煤火力发电机组调峰优化控制技术

调峰优化控制可以使得电网的源荷供需处于平衡状态,对提高火力发电机组调峰的稳定性至关重要。为此,提出一种大型燃煤火力发电机组调峰优化控制技术。构建爬坡压力缓解的目标函数,通过对火电机组、失负荷、储能以及光伏发电进行约束,以缓解爬坡压力。构建火力发电机组调峰优化控制的目标函数,结合火力发电机组在运行功率、功率平衡、启停机时间等方面的约束,实现了大型燃煤火力发电机组的调峰优化控制。实验结果表明,文中技术能够缓解大型燃煤火力发电机组的爬坡压力,优化了响应速度。通过所提技术的调峰优化实现了火力发电稳定运行,顺利完成调峰任务。

新形势下调节型火电机组自动控制系统优化

由于江苏电网供给侧改革,涉网发电机组由电量型主体性电源向调节型基础性电源转变,且加大了市场调节的力度,如何提高机组的调节性能成为研究的重点。某电厂以江苏电网规范作为依据,结合机组自身特点,对机组进行炉水循环系统改造,并针对性地对机组协调控制系统进行优化,取得了良好的效果。

Primary Frequency Control Ability Evaluation of Valve Opening in Thermal Power Units Based on Artificial Neural Network

With the development of new energy,the primary frequency control(PFC)is becoming more and more important and complicated.To improve the reliability of the PFC,an evaluation method of primary frequency control ability(PFCA)was proposed.First,based on the coupling model of the coordinated control system(CCS)and digital electro-hydraulic control system(DEH),principle and control mode of the PFC were introduced in detail.The simulation results showed that the PFC of the CCS and DEH was the most effective control mode.Then,the analysis of the CCS model and variable condition revealed the internal relationship among main steam pressure,valve opening and power.In term of this,the radial basis function(RBF)neural network was established to estimate the PFCA.Because the simulation curves fit well with the actual curves,the accuracy of the coupling model was verified.On this basis,simulation data was produced by coupling model to verify the proposed evaluation method.The low predication error of main steam pressure,power and the PFCA indicated that the method was effective.In addition,the actual data obtained from historical operation data were used to estimate the PFCA accurately,which was the strongest evidence for this method.

基于负荷预测的飞轮-火电系统自动发电控制响应性能优化

随着新能源发电占比的不断增加,电网频率的稳定性受到严峻挑战,传统火电机组参与电网调频的作用愈发突出,然而部分火电机组的调节速率和精度难以满足电网负荷变动需求。为此,提出一种基于负荷预测的飞轮-火电系统自动发电控制响应性能优化策略。首先对负荷进行预测,采用基于树的管道优化工具TPOT库自动机器学习搭配并训练负荷回归预测模型,在训练数据中引入自动发电控制日前计划值以减少预测误差;然后根据负荷预测值以及飞轮系统的当前荷电状态,以火电机组调节速率最小化为优化目标,在负荷分配中优先动作飞轮储能系统,并调整飞轮荷电状态;最后基于湖北某火电厂实际运行数据进行仿真实验,实验结果证明了所提方法能够有效改善火电机组的调频性能。

提升火电机组一次调频性能的火电-储能一体化系统研究

提出了一种火电-储能一体化系统的构造方法,并设计了协同调频控制策略以改善火电机组一次调频性能。在严重有功扰动场景下,利用储能装置的快速响应能力提升了火电机组的一次调频响应速率,改善系统频率跌落深度。在负荷日常波动场景下,利用储能装置响应一次调频指令的高频分量,抑制了火电机组一次调频功能的频繁动作。此外,提出了储能能量恢复控制策略,采用火电充裕的能量恢复储能荷电状态,避免储能的过度充放。算例分析表明,所提方法可有效提升火电机组的一次调频性能,并能够有效维持运行过程中储能的荷电状态。

深度调峰背景下火电机组变负荷过程蒸汽参数反馈特性

随我国“双碳”战略提出,可再生能源发电装机容量不断增加,火电机组在电网调峰中发挥越来越重要的作用。为研究火电机组变负荷过程中的蒸汽参数反馈特性,以某300 MW火电机组为研究对象,在Dymola平台建立该机组动态模型,并在模型中嵌入通用的电厂控制配置,研究不同幅度负荷变化、不同速率负荷变化时机组的汽温特性。结果表明:相同速率变负荷过程中,由于嵌入主蒸汽温度控制系统,主蒸汽温度变化范围较小,由于不涉及再热汽温调整策略,再热蒸汽温度变化范围较大,最低为529.0℃;相同幅度负荷变化过程中,负荷变化速率越慢,主蒸汽温度偏离额定值的偏差越小,不同变负荷速率下再热蒸汽温度变化趋势相同,且最终都达到相同的稳定值。

考虑有功协调优化的配电网动态电压控制

配电网电压动态变化特征日益凸显,对配电网动态优化控制提出了新的要求。除此之外,配电网有功与无功的耦合特性也使得仅基于无功/电压的控制方法效果降低。因此,提出了一种考虑有功/无功快速协调优化的配电网动态电压控制方法,实现在秒级时间尺度内关键节点的电压恢复。首先建立配电网有功/无功控制设备动态模型,并基于模型预测控制理论建立了动态电压控制系统预测模型。设计了面向配电网电压协调控制的多目标自适应优化策略,基于配电网同步相量测量单元动态测量数据实现有功/无功控制设备出力的动态协调。仿真结果表明,该方法能够实现配电网电压波动的秒级抑制,并将目标节点电压快速无差地恢复至扰动前水平。

基于提升自动发电控制性能指标的飞轮储能系统调频控制策略研究

飞轮储能系统耦合火电机组参与调频能够有效提高自动发电控制调频性能,解决火电机组跟踪二次调频指令时响应时间长、爬坡速率慢、调节精度低等问题,获取调频辅助收益。考虑西北电网“两个细则”对自动发电控制爬坡性能的要求,提出一种适用于工程实践的飞轮储能系统控制策略,保留飞轮电量的同时提高联合系统参与自动发电控制调频的性能指标。将此策略在实际工程中开展验证,结果表明:所提策略下火-储联合调频系统参与自动发电控制调频性能得到提升,电厂经济效益得到明显提升,控制策略的成功应用对飞轮储能系统联合火电机组参与自动发电控制调频的工程实践具有重要现实意义。

面向大规模新能源消纳的火电机组平行控制

为保证电力系统大规模新能源消纳过程的安全、经济和环保性能,进一步提高电厂智能化水平,基于数字孪生和平行智能理论,构建了火电机组平行控制系统。首先,基于典型火电机组类型,融合动态特性建模和智能控制等关键技术建立人工控制系统,并依托人工控制系统进行计算实验和统计评估,选取最优动态特性模型及控制方法用于实际物理发电过程的智能运行指导,以便系统性能寻优;然后,通过人工控制系统与实际系统的平行执行和反馈校正,提升火电机组的灵活、智能调节能力。结果表明:基于所设计的平行控制框架,机组在30%~100%宽负荷运行工况下,平均建模误差小于0.5%,且负荷调节过程中最大偏差小于额定值的1%,运行灵活性显著。

基于最小二乘支持向量机的火电机组线性参数变化模型辨识研究与应用

火电机组协调控制系统所包含的汽温、汽压等被控对象在不同的负荷下动态特征具有明显的差异,这些非线性特征给提高控制系统运行品质带来了很大的挑战。针对火电机组协调控制系统被控对象在机组全负荷段的建模问题,提出了一种火电机组协调控制系统被控对象的线性参数变化模型辨识方法,建立了全负荷段下过热汽温模型参数随负荷变化的关系曲线。首先将全负荷段机组过热汽温运行数据划分为训练集和验证集,然后使用基于最小二乘支持向量机的线性参数变化模型辨识方法建立了以机组负荷为调度参数的过热汽温被控对象模型,通过最佳拟合率评价不同超参数下的辨识结果,从而保持模型的准确度和泛化能力。辨识结果显示在不同负荷段下被控对象具有不同增益和时间常数等模型特征,并且与过程的先验知识相符,表明了所提出方法的有效性。