控制优化

虚拟同步机(virtual synchronous generator, VSG)技术可以使并网逆变器具有与同步发电机类似的外特性。VSG系统暂态稳定性的主要影响因素是虚拟惯量和阻尼系数，但现有的控制策略在参数调节过程中存在灵活性不足的缺点，不能有效解决系统暂态稳定性和暂态恢复时间的问题。针对这一问题，提出动态调节阻尼补偿量的概念。将阻尼系数和阻尼补偿量共同作为系统的等效阻尼系数，设计了基于径向基函数(radial basis function, RBF)的VSG虚拟惯量和动态阻尼补偿自适应控制策略，实现了参数之间的解耦，使系统的阻尼随着系统频率的变化进行动态调整。通过建立VSG数学模型，确定了参数的具体取值范围。最后，在仿真平台上搭建VSG系统，分别在出力波动和低压穿越两种工况下验证了所提控制策略相较于传统RBF控制策略的优越性。

该技术采用多变量模型预测控制系统技术、系统流阻优化技术，建立从取水、供水、回水、废水的全流程智慧系统，实现恒温、恒压、变流量供水，可降低公辅设备能耗 15%；对全厂水系统实时控制优化运行，工业水系统全流程自适应控制，可降低设备运维工作量。

针对暂态稳定预防控制在线计算的快速性要求和时域方程计算复杂性之间的矛盾，提出一种堆栈式集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制优化方法。首先，构建了基于堆栈式集成深度置信网络的暂态稳定评估器，用以代替暂态稳定判定所需的非线性微分代数方程求解过程；其次，将训练好的暂态稳定评估器作为暂态稳定约束判别器，嵌入帝企鹅启发式优化算法的迭代寻优过程中；最后，以预防控制代价最小为目标，建立集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制启发式优化算法，该算法实现了预防控制中暂态稳定约束的高效判断，提高了发电再调度预防控制决策水平。基于IEEE39节点系统对所提预防控制优化方法进行实验验证，结果表明，该方法在评估准确率和计算效率上都具有良好的效果。

为探究生物质振动炉排炉的炉内燃烧特性，实现机组燃烧过程的控制优化，通过对生物质燃料特性以及燃烧机理的分析，建立炉排炉燃烧过程的机理模型，研究炉排燃料量的动态变化，并预测炉膛温度、烟气含氧量等关键参数，探讨炉排的周期性振动对炉内燃烧状态的影响。结果表明：炉排燃料量与当前给料速度、燃料燃烧速度相关，且燃料在炉排上有较大的存储量，导致燃料着火燃烧与当前给料存在较大的迟延；炉膛温度与烟气含氧量的预测值能较好地跟随实测值的变化，其变化情况与燃烧特性一致；炉排的周期性振动会引起炉内燃烧状态的周期性变化，当炉排振动时，燃料燃烧速度、炉膛温度、炉膛压力都会随之升高，而烟气含氧量则有所降低，随着炉排的停振，这些参数又恢复到稳态水平。

电池储能具有响应速度快、功率密度高、安装地点无要求等特点，是目前十分有前景的储能技术之一。级联变流器用作大容量电池储能变流器时，能够省去工频变压器直接接入中高压电网，即高压直挂式电池储能系统，具备模块化、高电压直挂、单机大容量、多电平输出等优点。然而，目前国内外还缺乏计及电池外特性的高压直挂储能系统的实时仿真模型的研制以及基于实时仿真模型的控保策略研究。首先开发了国内外首个基于CPU和FPGA联合仿真的高压直挂大容量电池储能系统的实时仿真模型。其次以典型的35 kV高压直挂大容量电池储能系统为例，基于OPAL-RT的RT-LAB实时仿真平台，搭建了相应的实时仿真系统，能够支持控制保护系统的闭环接入。最后，多种工况下的测试结果能够验证实时仿真模型和控制保护策略的有效性，为高压直挂大容量电池储能系统的设计和控制优化提供技术支撑。

为提高浅层地热能利用效率，亟须对影响地源热泵系统性能的地埋管换热器结构和控制开展优化设计。 方法 建立了一种竖进平出型地埋管群换热器模型，研究其换热系统性能，探究其最佳结构及运行方式。 结果 管群布置横纵比越低，单位面积换热量越大，横纵比超过0.15后对系统影响较小；换热器间距越小，土壤利用率越高，但热短路损失越大；双列双出型埋管每延米换热量相较于双列单出型结构提升7%以上；负荷较大工况下叉排布置结构的换热效果更好；整个夏季优化结构的平均出口温度下降2.28 ℃，换热器周围土壤温度下降1 ℃以上；实际运行过程中应优先考虑采用流速随负荷变化控制模式。 结论 研究结果可为地源热泵换热器的设计、制造提供理论依据。

山西作为能源大省，新能源装机容量已突破1000万千瓦大关，占到山西省调装机容量的17%，消纳新能源面临巨大挑战。山西电网传统电源以火电为主、冬季风电大发、负荷低谷时热电厂需要以热定电：仅有的抽蓄电站受电压控制限制难以全投入，这些问题加剧了山西电网调峰能力的不足，是新能源消纳的最大瓶颈。如何快速准确地评估电网新能源消纳水平、辩识出可提升新能源消纳的关键因素，弱化热电耦合、提高抽水蓄能电站的调峰能力，扩大电网调峰裕度，是解决电网大规模消纳的关键技术。 本项目立足自主创新，结合多年的生产实践经验，从新能源消纳评估建模、抽蓄机组运行控制策略、供热机组调峰性能策略等三个方面展开研究；项目突破了新能源消纳多变量综合评估及关键可控因素辩识、抽蓄电站无功电压及调速控制优化、供热机组系统改造及运行优化等一系列提升新能源消纳的关键技术，并取得广泛的实践应用。

针对暂态稳定预防控制在线计算的快速性要求和时域方程计算复杂性之间的矛盾，提出一种堆栈式集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制优化方法。首先，构建了基于堆栈式集成深度置信网络的暂态稳定评估器，用以代替暂态稳定判定所需的非线性微分代数方程求解过程；其次，将训练好的暂态稳定评估器作为暂态稳定约束判别器，嵌入帝企鹅启发式优化算法的迭代寻优过程中；最后，以预防控制代价最小为目标，建立集成学习驱动的电力系统暂态稳定预防控制启发式优化算法，该算法实现了预防控制中暂态稳定约束的高效判断，提高了发电再调度预防控制决策水平。基于IEEE39节点系统对所提预防控制优化方法进行实验验证，结果表明，该方法在评估准确率和计算效率上都具有良好的效果。

分布式光伏的高渗透率和不确定性对节点电压和潮流分布产生了较大影响，给配电网的安全运行带来了新的挑战，如何对含分布式光伏的配电网进行有效准确的优化控制是亟须解决的问题。为此，文中提出一种含分布式光伏的配电网模型预测控制优化方法，以减小节点电压偏差和网络损耗为目标，基于模型预测控制方法不断更新预测信息并构建优化模型，对分布式光伏和储能设备进行滚动优化控制。采用修改的IEEE 33节点系统作为算例进行验证，仿真结果表明配电网的节点电压偏差和网络损耗得到了有效降低，优化效果相较于日前优化方法更贴近实际结果。基于模型预测控制，所提方法有助于配电网在分布式光伏接入下安全运行，且能减小控制方案与实际情况的偏差。

我国已建成世界规模最大的特高压交直流混联电网，随着电网格局和电源结构重大改变、远距离跨区输电规模持续增长，故障下电网特性日益复杂，多断面输送能力耦合、故障对电网冲击全局化复杂化。基于传统交流系统运行控制形成的认知和技术，已难以适应特高压交直流电网运行实践要求。近年来，世界范围内发生的多次大停电事故，也为我国大电网安全运行提出警示，追切需要突破交直流混联电网复杂特性的稳定控制技术，提升电网抵御大停电能力。 项目针对交直流混联电网运行特性的重大变化，从电网三道防线出发，突破暂态稳定关联断面识别和极限协调计算、应对多稳定模式交互影响的紧急控制优化、连锁故障链识别及防控、振荡中心定位和失步解列优化、解列后局部孤网保稳控制等关键技术，提升防御电网大面积停电的安全稳定控制水平，为保障特高压交直流混联电网安全稳定运行提供先进适用的技术手段。