【摘要】：近年來(lái),隨著全球經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,環(huán)境污染和能源緊缺問(wèn)題也日益嚴(yán)重。節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境已經(jīng)是當(dāng)今時(shí)代的重要主題之一。具有高效率、無(wú)污染、低噪聲等一系列優(yōu)點(diǎn)的電動(dòng)汽車(Electric Vehicle,EV)被認(rèn)為是節(jié)能減排的最佳選擇之一。調(diào)查研究表明,在不久的將來(lái)電動(dòng)汽車會(huì)取代傳統(tǒng)汽車成為人們的主要出行方式之一。大規(guī)模電動(dòng)汽車接入電網(wǎng),對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行來(lái)說(shuō)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)(Vehicle to Grid,V2G)技術(shù)的發(fā)展,則為維護(hù)電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定提供了新的思路,即利用電動(dòng)汽車的“源-荷”雙重特性來(lái)實(shí)現(xiàn)快速消除由于負(fù)荷擾動(dòng)所導(dǎo)致的微電網(wǎng)頻率波動(dòng),從而提高供電質(zhì)量。因此,本文對(duì)含電動(dòng)汽車的微電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制問(wèn)題展開(kāi)深入研究。首先,本文對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組和電動(dòng)汽車的調(diào)頻特性進(jìn)行分析,根據(jù)其動(dòng)態(tài)特性基于MATLAB/simulink建立了含電動(dòng)汽車的微電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制模型。然后,分別采用傳統(tǒng)PID控制算法和模型預(yù)測(cè)控制算法對(duì)電動(dòng)汽車接入微電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)的可行性進(jìn)行研究,仿真結(jié)果表明,電動(dòng)汽車?yán)闷洹霸?荷”雙重特性,可以實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定,且模型預(yù)測(cè)控制在解決含電動(dòng)汽車的微電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制問(wèn)題上更具適用性。其次,針對(duì)越來(lái)越多的微電網(wǎng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線與鄰近微電網(wǎng)組成多區(qū)域互聯(lián)微電網(wǎng)的問(wèn)題,根據(jù)本文所研究的含電動(dòng)汽車的單區(qū)域微電網(wǎng)系統(tǒng)模型推導(dǎo)出含電動(dòng)汽車的三區(qū)域互聯(lián)微電網(wǎng)負(fù)荷頻率控制模型。同時(shí),為證明電動(dòng)汽車通過(guò)V2G技術(shù)接入微電網(wǎng)提供輔助調(diào)頻具有廣泛地適用性,我們還將風(fēng)力發(fā)電單元接到微電網(wǎng)模型中。最后,由于含電動(dòng)汽車的三區(qū)域互聯(lián)微電網(wǎng)系統(tǒng)模型復(fù)雜,且各區(qū)域在地理上具有一定的分布性,所以本文采用了分布式模型預(yù)測(cè)控制算法來(lái)解決此問(wèn)題。仿真結(jié)果表明,在系統(tǒng)受到負(fù)荷階躍擾動(dòng)時(shí),本文所設(shè)計(jì)的分布式模型預(yù)測(cè)控制器能合理地分配各子系統(tǒng)的輸出,快速消除系統(tǒng)頻率波動(dòng),為用戶提供高質(zhì)量電力的同時(shí)也延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
【圖文】：

由于能源需求持續(xù)增長(zhǎng)以及化石燃料不斷燃燒所帶來(lái)的能源緊缺、溫室效應(yīng)、環(huán)境逡逑污染等一系列問(wèn)題。以石油為例，從２０１７年^u始我國(guó)每年的石油消耗量超過(guò)６億逡逑噸，而且超過(guò)６５％的石油消耗需要依靠國(guó)外進(jìn)Ｉ］，如圖１－１所示。逡逑８００邐７２１邐７＾４逡逑７００邋邐邋６５７邐ＩＨＩ邋邐邐逡逑６０８逡逑６００邐逡逑４００邋－Ｉ邐■邐＾邐■邐■——逡逑ｉ邋ｉ邋■邋ｊ逡逑２０１５邐２０１７邐２０２０Ｅ邐２０２５Ｅ邐２０３０Ｅ逡逑＿石油消賽墾■國(guó)內(nèi)產(chǎn)墾逡逑圖１－１邋２０１５年－２０３０年我國(guó)石油消費(fèi)量及產(chǎn)量預(yù)測(cè)（百萬(wàn)噸）逡逑據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，交通運(yùn)輸行業(yè)的消耗量超過(guò)石油年消耗量的百分之五十，而逡逑柴油汽車的使用過(guò)程中所排放出的尾氣中包含了大量的有害氣體，因此柴油汽車是逡逑Ｉ逡逑

還具有模型預(yù)測(cè)控制滾動(dòng)優(yōu)化、滾動(dòng)實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，己經(jīng)被廣泛應(yīng)用于復(fù)雜、高維的逡逑大規(guī)模系統(tǒng)控制中。分布式模型預(yù)測(cè)控制策略往往是將整個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)分為若干個(gè)相逡逑互關(guān)聯(lián)耦合的子系統(tǒng)，分別實(shí)施尋優(yōu)求解。集中式模型預(yù)測(cè)控制（如圖２－２所示），逡逑整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)一個(gè)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)求解，其控制結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就決定了在求解優(yōu)化問(wèn)逡逑題的過(guò)程中需要承擔(dān)巨大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。除此之外，當(dāng)系統(tǒng)的某一部分或者某幾部分逡逑出現(xiàn)故障時(shí)，集中式模型預(yù)測(cè)控制往往會(huì)失效。考慮到上述難題，越來(lái)越多的工業(yè)逡逑生產(chǎn)過(guò)程開(kāi)始轉(zhuǎn)向分散式模型預(yù)測(cè)控制（如圖２－３所示），分散式控制系統(tǒng)的基本逡逑思想是將整個(gè)系統(tǒng)分解成若干個(gè)維度較小的子系統(tǒng)，并通過(guò)若干個(gè)獨(dú)立的控制器來(lái)逡逑實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)的優(yōu)化控制，各個(gè)控制器之間沒(méi)有信息交換，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)具有逡逑一個(gè)顯著的缺點(diǎn)，就是在尋優(yōu)過(guò)程中得到的可能是局部最優(yōu)而不是全局最優(yōu)。逡逑ｃｅｎｔ－ＭＰＣ逡逑｜邋ｊ逡逑
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U491.8;TM73

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本文編號(hào)：2609945