[发明专利]一种基于稳定经济模型预测控制的电动汽车辅助传统机组联合调频控制方法

权利要求书

1.一种基于稳定经济模型预测控制的电动汽车辅助传统机组联合调频控制方法，其特征在于，包括步骤：

(1)设计集群电动汽车辅助传统机组的联合调频控制架构，推导频率协调优化控制模型；

系统频率协调优化控制模型：

其中，x为LFC系统的状态变量，x＝[ΔP_g1,ΔP_m1,ΔP_g2,ΔP_m2,ΔP_ev,Δf₁,Δf₂,ΔP_tie]^T；ΔP_g1、ΔP_m1、ΔP_g2、ΔP_m2分别表示传统机组1、2的阀门开度偏差量以及出力偏差量；ΔP_ev表示集群电动汽车出力偏差量；Δf₁、Δf₂分别表示区域1和区域2的频率偏差量；ΔP_tie表示联络线功率偏差量；u表示系统控制变量，u＝[Δu_g1,Δu_g2,Δu_ev]^T；Δu_g1、Δu_g2、Δu_ev分别表示传统机组1、传统机组2以及电动汽车的控制指令；w表示负荷扰动向量，w＝[ΔP_L1,ΔP_L2]^T；ΔP_L1、ΔP_L2分别表示区域1和区域2的负荷扰动；y为系统输出向量，y＝[Δf₁,Δf₂,ACE₁,ACE₂]^T；ACE₁、ACE₂分别表示区域1和区域2的区域控制偏差；A、B、D和C分别为系统状态矩阵、控制矩阵、扰动矩阵和输出矩阵，矩阵元素具体元素如下：

式中，T_g1、T_m1和R₁分别表示调速器1的时间常数、汽轮机1的时间常数和机组1的调差系数；T_g2、T_m2和R₂分别表示调速器2的时间常数、汽轮机2的时间常数和机组2的调差系数；D₁、M₁和D₂、M₂分别表示区域1和区域2的负荷阻尼系数和系统惯性常数；T₁₂表示联络线同步时间常数；T_ev表示电动汽车的响应时间常数；

输出矩阵C为：

其中，B₁、B₂分别为区域1和区域2的系统频率偏差系数。

(2)以最小化频率调节成本为目标，实现各调频资源间的经济功率分配，求解稳态经济最优点；

(3)以稳定经济最优点为跟踪目标，设计基于频率协调优化控制模型的稳定经济模型预测控制策略，该策略主要包括：模型预测、综合性能指标优化、辅助控制器设计以及双模态运行四个关键过程。

负荷频率调节过程中的综合性能指标J(k)主要包括：频率偏差l₁(k)，k时刻火电机组成本l₂(k)、AEVs调节成本l₃(k)和联络线功率偏差成本l₄(k)，

J(k)＝α₁l₁(k)+α₂l₂(k)+α₃l₃(k)+α₄l₄(k) (5)

式中：α₁、α₂、α₃和α₄为权重系数；Δf_i表示区域i的频率偏差量；P_gi(k)表示k时刻传统机组i的出力值；ΔP_ev(k)、ΔP_tie(k)分别表示k时刻电动汽车出力偏差量和联络线功率偏差量；λ_g,i(P_gi(k))表示k时刻传统机组i的调节成本函数；且a_gi、b_gi、c_gi表示机组煤耗特性参数，s_e和s_f分别为燃料成本和CO₂排放成本；a_ev、b_ev均为电动汽车的调节成本系数；a_tie表示联络线功率的调节成本。