随着新能源发电接入电网占比不断提高,使得现代电力系统在规模、复杂度和结构变上发生了深刻的变化。新能源的高渗透率,其不稳定性和间歇性极大的影响了电能质量,给当下电力系统的稳定性、可控性带来极大的挑战;另一方,由于电网智能化的建设,大量通信设备、智能交互终端等设备接入电力系统,使得电力电子设备占比不断提高,导致了电力系统中旋转惯量大幅度减少,加剧了电力系统中动态特性的变化,导致了系统鲁棒性降低。如何解决新能源电力系统中的调频困难问题,提高新能源电力系统的抗干扰性和稳定性,构建稳定、高效、多元的新能源电力系统。对促进新能源并入电力系统,逐步使传统电网向多元混合电力系统演化,具有重要理论意义和实用价值。考虑多种新能源发电并入电网,其间歇性、不稳定性影响电力系统的频率稳定,本文设计出一种含滤波系数的双积分反馈(Proportion Integral Differential,pid)控制器(pidF-FII)用于含新能源电力系统的负荷频率控制(Load Frequency Control,LFC),为了解决pidF-FII控制器参数的整定问题,通过对天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search,BAS)进行改进,提出基于改进天牛须搜索算法的改进粒子群算法(IBAS-PSO),用于pidF-FII控制器参数整定,实现对新能源电力系统的负荷频率控制。主要研究内容如下:(1)针对新能源发电接入电力系统中导致的频率波动问题,给出含新能源电力系统的负荷频率控制模型,设计出一种含滤波系数的双积分反馈pid控制器(pidF-FII),用来协同优化各个机组出力,实现对新能源电力系统频率的快速调节。(2)针对PSO算法容易陷入局部最优、较早收敛等缺点,本文通过改进天牛须算法提出IBAS-PSO算法,并采用基准测试函数对PSO算法、BAS算法以及IBAS-PSO算法进行测试,验证了IBAS-PSO算法具有较好的优越性。(3)针对光火储两区域互联电力系统的调频困难问题,采用IBAS-PSO算法对pidF-FII控制器参数进行整定,提出光火储两区域互联电力系统的负荷频率控制策略。(4)针对风光火储三区域新型电力系统并网后整个电力系统呈现抵抗性问题,提出风光火储三区域互联电力系统的控制策略。采用IBAS-PSO算法、PSO算法以及BAS算法对pidF-FII控制器参数进行整定,通过分析各个区域的调节时间、峰值时间等数据表明IBAS-PSO算法优化下的pidF-FII控制器有更好的抗干扰性,能够使系统快速的达到稳态。
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