[發明專利]光火儲混合發電系統的負荷頻率協調優化控制方法

有效

• 申請號: 202010171083.6
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111224434B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 劉世林;樊國東;汪石農;婁柯;張艷
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: H02J3/48
• 分類號: H02J3/48;H02J3/38;H02J3/32;H02J3/24
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 鐘雪

1.一種光火儲混合發電系統的負荷頻率協調優化控制方法，其特征在于，所述方法具體包括如下步驟：

S1、建立光火儲混合發電系統負荷頻率控制模型，通過機理分析得到光火儲混合發電系統負荷頻率控制模型的連續時間狀態空間模型；

S2、設置光火儲混合發電系統負荷頻率控制模型的運行參數，包括：采樣時間T_s，預測步長N_p，控制步長N_c，輸入輸出加權矩陣Q及控制加權矩陣R，參考軌跡Y_r，最大運行時間T_max；

S3、獲取光火儲混合發電系統負荷頻率控制模型的初始信息值，包括負荷頻率控制模型輸出量y(k-1)、狀態量x(k-1)、控制信號u(k-1)和擾動信號w(k-1)；

S4、建立光火儲混合發電系統負荷頻率控制模型的增量模型及輸出預測模型；

S5、以預測誤差及控制增量構建光火儲混合發電系統負荷頻率控制模型的優化目標函數，其中，預測誤差為輸出預測模型輸出的預測值與設定預測值的差值，控制增量為增量控制模型輸出的控制增量；

S6、將光火儲混合發電系統中的非線性約束問題轉化成線性矩陣不等式，線性矩陣不等式聯合優化目標函數轉化成一個標準QP問題；

S7、求解所述QP問題，得到N_c個步長的最優控制增量ΔU_opt(k)，ΔU_opt(k)乘以矩陣得到第一個步長的最優控制增量Δu_opt(k)；

S8、將控制信號u(k)傳送給光火儲混合發電系統，以抑制系統頻率波動；同時，監測系統的輸出量y(k)，狀態變化量Δx(k)，擾動變化量Δw(k)，并進行上傳，其中u(k)＝Δu_opt(k)+u(k-1)；

S9、判斷輸出量y(k)是否為零；若檢測結果為是，則光火儲混合發電系統頻率穩定，完成發電系統負荷頻率控制，若檢測結果為否，則執行S3，直至達到最大運行時間T_max；

優化目標函數的表達式為：

其中，H表示海森矩陣，Q為輸出加權矩陣、R為控制加權矩陣，ΔU(k)表示k時刻的控制增量，E(k)為軌跡誤差，Φ_y表示輸出預測模型中控制增量ΔU的系數矩陣；

步驟S6中的線性矩陣不等式表示如下：

s.t.A_qpΔU≤b_qp

其中，A_qp＝[M_bΦ_x,-M_bΦ_x,M_gΦ_x,-M_gΦ_x,M_tΦ_x,-M_tΦ_x]^T

其中，Γ_x表示狀態預測模型中狀態增量Δx的系數矩陣，Φ_x表示狀態預測模型中控制增量Δu的系數矩陣，Υ_x表示狀態預測模型中擾動變化量Δw的系數矩陣，Ω_x表示單位系數矩陣，單位系數矩陣Ω_x乘以前一時刻輸出y(k-1)等于前一時刻的輸出矩陣；

M_b、M_g、M_t分別為定義的電池儲能功率變化量，調速器氣門開度變化量，汽輪機發電速率的系數矩陣；ΔU表示N_c個步長的最優控制增量矩陣；

Z_bmin、Z_bmax分別表示電池儲能功率限制上限矩陣、電池儲能功率限制下限矩陣；Z_gmin、Z_gmax分別表示調速器閥位限制上限矩陣、調速器閥位限制下限矩陣；Z_tmin、Z_tmax表示發電速率約束上限矩陣、發電速率約束下限矩陣。

2.如權利要求1所述光火儲混合發電系統的負荷頻率協調優化控制方法，其特征在于，增量模型的建立方法具體如下：

S41、讀取設置的采樣時間值，將連續時間狀態空間模型離散化，獲取離散化的狀態空間模型；

S42、在離散化的空間狀態模型中引入算子Δ，算子Δ表示當前時刻與上一時刻的差值，進而得到增量模型。