[01442027]鲁棒协同预测控制及其在新能源电力系统负荷频率控制中的应用

主要技术内容：截止至2017年底中国弃风电量高达到419亿千瓦时，其核心原因之一是因为风电的分散性、间歇性和较强反调峰特性等导致系统调频能力不足。基于此，该项目针对大规模风电介入下新能源互联电力系统频率调整问题，建立规模化风电介入下新能源电力系统分布式数学模型，采用鲁棒协同预测优化控制理论与技术，实现新能源互联电力系统频率稳定、有效降低弃风率。 创新成果如下： 1.建立了能够反映真实大规模风电介入下的新能源互联电力系统负荷频率控制分布式模型：构建了含风电、火电机组构成的互联电力系统分布式协同结构，揭示了外界负荷变化和风电机组输出的变化和火电机组协同运行的动态规律。 2.定义了满足规模风电场和火电机组控制性能的协同优化目标函数，设计协同分布式模型预测控制器，实现了风电场与火电机组协同抑制频率波动，频率波动范围±0.02Hz。 3.证明了极限情况下风电机组退出负荷频率鲁棒分布式模型预测控制稳定条件，揭示了系统在多种物理约束、系统结构变化情况下，风电场与火电机组的协同运行规律，实现MW级机组退出频率控制的稳定优化运行，频率波动范围±0.05Hz。 4.开发了有效降低弃风电量的鲁棒分布式协同预测控制系统，实现了系统频率稳定，降低弃风率。 技术经济指标： (1)风电直接参与调频，频率波动范围±0.02Hz； (2)极限情况下，风电机组退出系统，频率波动范围±0.05Hz； (3)2015年、2016年、2017年弃风率分别下降1%、1%和2%。 推广应用及效益情况：研究成果自2015年起应用于国网冀北电力有限公司唐山供电公司，华能唐山丰南风力发电有限公司。采用该项技术后，2015年、2016年、2017年风电场弃风率分别下降1%、1%和2%，三年累计新增利润2192万元。三年来，火电发电量累计降低1.19亿千瓦时，节省4.76万吨标准煤，减少二氧化碳排放量9.3万吨。该项目获实用新型专利4项，在国内外专业期刊上发表相关科技论文10余篇(EI检索收录4篇)。 推动科技进步的作用：开发了基于鲁棒协同分布式预测算法的大规模风电并网互联电力系统负荷频率控制系统：建立大规模风电并网新能源互联电力系统负荷频率控制分布式结构，为协同分布式预测控制理论与技术提供支撑；设计了协同分布式、鲁棒分布式协同优化控制方法，为大规模风电并网参与调频，降低弃风率开创了新的研发思路；风电机组与火电机组的协同优化，为火电厂节能减排提供可供选择的有效途径。