大规模风电并网运行调度和主动控制策略

《大规模风电并网运行调度和主动控制策略》系统性地介绍大规模风电并网运行调度和主动控制策略的基本原理及实现方法。
　　《大规模风电并网运行调度和主动控制策略》共11章。第1章阐述模型预测控制理论的基础。第2章提出时空相关性的风电场/集群超短期功率组合预测方法。第3章提出风电场有功功率多目标分层递阶预测控制方法。第4章提出基于分布式预测控制理论的含风电集群自动发电控制方法。第5章提出基于随机预测控制理论的风电集群优化调度方法。第6章提出多时空尺度协调的风电集群有功功率分层预测控制方法。第7章提出含风电的电力系统不确定性区间优化调度方法。第8章提出多时间尺度协调的风电集群有功功率模型预测控制方法。第9章提出风电集群有功功率模型预测协调控制方法。第10章研究提出含风电集群的互联系统超前频率控制方法。第11章研究提出多时空尺度协调的分层分布式风电集群频率控制方法。

目录
序二
序一
前言
第1章 模型预测控制理论基础 1
1.1 引言 1
1.2 大规模风电有功功率并入大电网面临的挑战 3
1.2.1 风电集群有功功率预测的准确性和协调性 3
1.2.2 计及风电不确定性的有功频率控制策略 3
1.2.3 快速求解包含风电有功功率高维决策变量的方法 3
1.3 风电有功功率模型预测控制方法基本架构 4
1.3.1 预测模型 4
1.3.2 滚动优化 5
1.3.3 反馈校正 6
1.4 模型预测控制方法分类 7
1.4.1 随机模型预测控制 7
1.4.2 分布式模型预测控制 12
1.4.3 鲁棒模型预测控制 17
1.5 基于模型预测控制方法的风电有功功率和频率控制现状及分析 18
1.5.1 含风电电力系统有功功率控制 18
1.5.2 含风电电力系统频率控制 19
1.6 基于MPC方法的分解协调策略和求解效率分析 21
1.6.1 基于MPC的大系统分解协调策略 21
1.6.2 基于MPC的优化求解效率分析 23
参考文献 23
第2章 时空相关性的风电场/集群超短期功率组合预测方法 25
2.1 引言 25
2.1.1 风电场/集群超短期有功功率预测的新要求 26
2.1.2 当前风电场/集群超短期有功功率预测的局限性 28
2.1.3 本章研究内容 29
2.2 风电场/集群超短期功率组合预测方法 29
2.2.1 非线性数据预处理策略 30
2.2.2 核函数转换的风电场功率预测模型 38
2.2.3 时空信息的风电集群功率预测模型 42
2.2.4 预测模型参数优化算法与策略 44
2.2.5 风电场/集群预测模型求解过程 45
2.3 算例仿真分析 47
2.3.1 误差评价指标 47
2.3.2 结果分析与讨论 48
参考文献 72
第3章 风电场有功功率多目标分层递阶预测控制方法 74
3.1 引言 74
3.2 风电场有功功率控制多目标协调优化模型 74
3.2.1 动态分群建模 76
3.2.2 多目标分层等值建模 79
3.3 风电场有功功率模型预测控制方法 81
3.3.1 风电功率递阶滚动优化方法 82
3.3.2 误差分析与反馈校正 83
3.4 算例分析 84
3.4.1 系统参数设定 84
3.4.2 风电场控制效果分析 84
参考文献 87
第4章 基于分布式预测控制理论的含风电集群自动发电控制方法 89
4.1 引言 89
4.2 风电集群并网对电网调频的影响 89
4.2.1 传统自动发电控制模型 89
4.2.2 风电集群参与自动发电控制模型 90
4.3 含风电集群区域互联系统频率控制模型 90
4.3.1 区域互联系统频率控制模型 91
4.3.2 区域互联系统状态空间模型 94
4.4 含风电集群的电力系统自动发电控制策略 96
4.4.1 自动发电控制系统状态预测环节 99
4.4.2 分布式模型预测控制滚动优化环节 100
4.4.3 预测误差分析与反馈校正环节 102
4.5 算例分析 102
4.5.1 系统参数设定 102
4.5.2 频率控制效果分析 104
4.5.3 风电场参与自动发电控制效果分析 105
参考文献 107
第5章 基于随机预测控制理论的风电集群优化调度方法 109
5.1 引言 109
5.2 风电集群功率波动建模 111
5.2.1 日内风电集群滚动功率预测模型及误差模型 111
5.2.2 日内风电集群功率波动多元场景数据生成 113
5.3 计及波动相关性的随机预测控制方法 116
5.3.1 日内电力系统优化调度模型 116
5.3.2 日内电力系统优化调度约束条件 117
5.3.3 风电场功率实时控制模型 118
5.4 算例分析 119
5.4.1 风电集群功率波动时间相关性验证 119
5.4.2 随机模型预测控制方法验证 121
5.4.3 实时控制效果验证 125
参考文献 126
第6章 多时空尺度协调的风电集群有功功率分层预测控制方法 127
6.1 引言 127
6.2 多层级滚动优化环节建模 130
6.2.1 日内调度层和实时调度层 130
6.2.2 集群优化层 133
6.2.3 单场调整层 136
6.3 预测模型与反馈校正环节建模 138
6.4 算例分析 141
6.4.1 系统参数设定 141
6.4.2 反馈校正效果分析 142
6.4.3 风电控制效果分析 144
参考文献 150
第7章 含风电的电力系统不确定性区间优化调度方法 152
7.1 引言 152
7.2 含多时间尺度风电集群的有功功率区间优化调度方法 157
7.2.1 区间优化调度方法整体思路 157
7.2.2 风电集群有功功率区间预测建模 158
7.2.3 多时间尺度滚动优化建模 162
7.2.4 反馈校正策略建模 167
7.3 算例仿真分析 168
7.3.1 模型讨论及求解过程 168
7.3.2 多时空风电集群调度结果分析 169
参考文献 190
第8章 多时间尺度协调的风电集群有功功率模型预测控制方法 192
8.1 引言 192
8.2 滚动优化环节建模 192
8.2.1 动态分群策略 195
8.2.2 区域分群调度层优化建模 197
8.2.3 群内优化分配层优化建模 199
8.2.4 单场自动执行层优化建模 200
8.3 预测模型与反馈校正环节建模 202
8.3.1 超短期风电功率组合预测模型 202
8.3.2 反馈校正方法 203
8.4 算例分析 205
8.4.1 动态集群划分结果分析 205
8.4.2 日前优化调度结果分析 205
8.4.3 预测精度与平稳性分析 208
参考文献 210
第9章 风电集群有功功率模型预测协调控制方法 212
9.1 引言 212
9.2 风电集群有功功率预测控制方法 212
9.2.1 风电集群有功功率预测模型 213
9.2.2 考虑预测信息的风电场动态分群策略 216
9.2.3 风电集群有功功率滚动时域优化控制策略 218
9.2.4 反馈校正策略 222
9.3 风电集群有功功率预测控制系统平台 224
9.3.1 系统架构 224
9.3.2 功能展示 224
9.3.3 系统通信 224
9.4 算例分析 225
9.4.1 多步递推策略结果分析 225
9.4.2 动态分群结果分析 227
9.4.3 误差校正结果分析 228
9.4.4 风电场/集群有功功率控制结果分析 229
9.4.5 风电集群功率波动响应结果分析 234
参考文献 236
第10章 含风电集群的互联系统超前频率控制方法 237
10.1 引言 237
10.2 含风电集群的多区互联系统频率响应模型 237
10.2.1 多区域状态空间建模 237
10.2.2 非线性约束条件处理 240
10.2.3 多区域状态空间矩阵表征 241
10.3 分布式模型预测控制策略 241
10.4 考虑纳什均衡的分解-协调控制算法 244
10.4.1 纳什均衡优化方法 244
10.4.2 分解-协调控制方法 245
10.5 算例分析 245
10.5.1 系统参数设定 245
10.5.2 考虑负荷突增扰动的结果分析 247
10.5.3 考虑负荷随机扰动的结果分析 250
参考文献 253
第11章 多时空尺度协调的分层分布式风电集群频率控制方法 254
11.1 引言 254
11.2 多时空尺度协调风电集群频率控制方法 254
11.2.1 分层分布式模型预测控制原理 254
11.2.2 综合频率控制因素分析 256
11.3 分层分布式模型预测控制器建模 257
11.3.1 全区三次调频控制器建模 257
11.3.2 分区二次调频控制器建模 260
11.3.3 分类一次调频控制器建模 262
11.4 预测模型及反馈校正环节建模 265
11.4.1 超短期风电功率组合预测方法 265
11.4.2 预测误差校正及运行状态反馈 266
11.5 算例分析 266
11.5.1 系统参数设定 266
11.5.2 频率控制效果分析 269
参考文献 273
附录 275
附表 IEEE-39节点系统数据 275