基于随机Markov跳变系统理论的含风电电力系统优化控制研究

基本信息
批准号:61673161
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:孙永辉
学科分类:
依托单位:河海大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:孙国强,刘磊,胡银龙,武小鹏,王义,赵学茂,李宁,张世达
关键词:
随机Markov跳变系统随机稳定优化控制
结项摘要

For the properties of randomness, fluctuations, time variations of wind power, a novel modeling and analyzing method is proposed based on the theory of stochastic Markov jump system. Considering the stochastic disturbances and variations of operating conditions induced by wind power, the fuzzy switch model is obtained based on the partitioned region approximating and gradient computation methods. Based on the obtained model, in order to satisfy the requirement of economy, robustness, fast response, etc., after analyzing the constraints of control input, response speed, etc., an optimal control strategy with several constraints is proposed to satisfy the requirements of multiple properties. Then, by using the analysis and synthesis methods based on the parametric Lyapunov function, the problems of nonlinear fuzzy switch control and state estimation could be discussed and solved for the power system with the integration of wind power. Finally, based on the simulations performed by PSCAD/MATLAB, the usefulness and effectiveness of the proposed fuzzy switch control approaches could be verified. The main purpose of the project is to investigate the stability and control problems induced by the integration of large number of wind power, and some useful and effective optimal control strategies will be developed.

针对风速的随机性、波动性、时变性等特点,提出一套基于随机Markov跳变系统理论的含风电电力系统建模、分析与控制新方法。综合考虑风电接入所引起的随机激励、系统运行工况变化及外界干扰、非线性等因素,采用邻域逼近与梯度计算方法建立基于模糊切换的控制系统模型;在此基础上,为满足含风电电力系统对经济性、鲁棒性、快速响应性等方面的性能要求,深入分析模糊切换系统的控制输入约束、响应速度受限等问题,提出满足多性能指标及复杂约束的优化控制方案;采用基于参数依赖Lyapunov函数的模糊系统分析与综合方法,解决含风电电力系统的计及多性能指标的非线性切换控制问题及状态估计问题;基于PSCAD/MATLAB联合仿真,验证所提出切换控制策略的有效性。项目旨在解决大规模风电并网所引起的电网稳定与控制问题,提出行之有效的优化控制策略设计新方法。

项目摘要

项目以基于随机Markov跳变系统理论的含风电电力系统建模、分析以及控制方法研究为主线,完成了以下创新成果。(1)基于随机Markov跳变理论对含风电电力系统进行了动态建模,精确、合理的描述了含风电电力系统的运行工况;(2)计及风电并网引起的随机激励,利用邻域逼近以及梯度计算方法,建立了基于模糊逼近的模糊切换模型;(3)计及各性能指标的具体要求以及控制约束条件之间的关系,设计了基于多目标优化满足鲁棒性的系统稳定控制方案;(4)提出了以最大化稳定域、同时协调本地模式与区间模式为目标的动态赋权最优广域模糊切换控制器设计方案;(5)结合Pareto多目标优化、差分进化等优化算法,实现了满足多性能指标的系统状态在线观测;(6)基于点估计理论,建立了计及量测误差相关性的状态估计策略。本项目已在国内外重要学术期刊,如IEEE Transactions on Power Systems、IET Control Theory & Applications、中国电机工程学报、电力系统自动化等发表高水平论文27篇,授权发明专利10项。项目成果推动了相关领域的发展和进步,对新能源接入的电力系统动态安全、稳定分析具有重要的意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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