基于虚拟发电厂概念的风火互补源网协同控制策略研究

The usage of large-scale wind power has been became the serious actual issue of power system in China. The lack frequency regulation capability is regarded as the most reason. This project focuses on the improvement of wind power utilization. With virtual power plant theory, wind-thermal coordinated control and source-grid coordination will be studied. Based on the multi-scale decomposition of wind power, the configuration and characteristic of virtual power plant will be developed. With a few of complementary methods, a two-level dynamic optimization will be proposed to realize the multi-scale complementarity. The state approximate error and Pareto optimization will be synthesized to solve the performance problem of thermal power plant, where the optimality principle will be guaranteed. Both state feedback model predictive control and decoupling feed forward-feedback compound control will be proposed. The project proposes the multi-scale complementary control of hybrid wind-thermal power system for the first time. The major objective is to solve the problems in the development of renewable power system. While, the scientific problem will be refined and the development of related disciplines will be promoted.

规模化风电消纳已成为当前我国电力系统面临的重大现实问题，电网缺乏调频能力是高弃风率的主要原因。本项目以提高风电利用率为目标，在虚拟发电厂概念下研究风火互补、源网协调控制。项目在风功率多尺度分解的基础上开展虚拟发电厂聚合方法和整体特性研究；综合蓄热利用、机炉协调、可控负荷多种互补手段，提出分级优化、动态优化的厂级负荷分配新方法，实现多尺度互补控制；利用状态逼近误差表示不确定性，解决了参数不确定性矩阵难以在火电机组应用的问题；利用Pareto优化解决了混合H2/H∞控制中的性能问题，保证其最优性、次优性，提高设计灵活性；采用状态反馈—模型预测控制对锅炉动态特性进行确定性优化，提出解耦前馈反馈复合控制策略。本项目首次在虚拟发电厂概念下，提出了风火多尺度互补控制方法。项目的主要意义是从多元互补、源网协同的角度解决我国新能源电力系统发展中遇到的新问题，并凝炼其中的科学问题，推动相关学科的发展与进步。

规模化风电消纳已成为当前我国电力系统面临的重大现实问题，电网缺乏调频能力是高弃风率的主要原因。本项目以提高规模化风电消纳为目标，在虚拟发电厂概念下研究风火互补、源网协调控制问题。项目在风功率多尺度分解的基础上开展虚拟发电厂聚合方法和整体特性研究；综合蓄热利用、机炉协调、可控负荷多种互补手段，提出分级优化、动态优化的厂级负荷分配新方法，实现多尺度互补控制；利用状态逼近误差表示不确定性，解决了参数不确定性矩阵难以在火电机组应用的问题；采用状态反馈—模型预测控制对锅炉动态特性进行确定性优化，提出解耦前馈反馈复合控制策略。项目研究期间共发表SCI/EI检索论文8篇，项目主要研究成果获吉林省科学技术进步奖一等奖（项目负责人排名第三）。项目j进一步扩展了虚拟发电厂概念的外延，提出了更具工程实用性的风火多尺度互补控制方法，并推动了相关学科的发展与进步。