风电并网下的抽水蓄能鲁棒最优调频控制策略

摘要：针对短时风电功率波动及负荷波动给电力系统带来的一次调频问题，提出了风电并网系统下抽水蓄能机组的最优鲁棒调频控制方法。建立了以抽水蓄能机组为主要调频电源的电力系统整体状态空间方程，并以权重函数的形式将风电出力波动及负荷波动作为扰动变量将其一般鲁棒控制问题转换为最优鲁棒控制问题。运用混合秃鹫灰狼算法（mutation harris hawks optimization grey wolf optimizer，MHHOGWO）对反映风电出力波动特性和负荷波动特性加权矩阵参数选优，求解出以系统频率偏差最小的鲁棒控制器。仿真结果表明：所提方法能有效减小外部扰动对整个电力系统造成的频率偏差，抽水蓄能机组对短时外部功率波动的调节响应性能也得到提高。

结论：针对风电并网下电力系统调频问题，设计了一种考虑最优 H∞ 范数权重来设计最优 H∞ 鲁棒控制器的方法。该方法以鲁棒控制器跟踪性能为寻优目标，鲁棒性能为约束条件，运用混合秃鹫灰狼算法（MHHOGWO）对反映系统 H∞ 性能及鲁棒性能的有关加权矩阵选优，优化鲁棒控制器的调节性能，结果表明：在3种不同情景的模拟下，经过MHHOGWO改进后的鲁棒控制器能够更好地控制抽水蓄能机组平抑风电扰动和负荷给系统造成的频率偏差。文中仅考虑了抽水蓄能机组在发电工况下的等效模型以及风电出力特性由历史出力数据而得，风电机组直接参与系统调频过程的非线性动态特性对系统频率调节造成的影响，以及抽水蓄能机组在不同工况下的调频过程给电力系统带来的频率偏差等，有待进行更为深入的研究。

引文信息

游文霞, 刘斌, 李世春, 等. 风电并网下的抽水蓄能鲁棒最优调频控制策略[J]. 中国电力, 2023, 56(5): 32-40.