[发明专利]基于鲁棒萤火虫-粒子群混合优化的风-光-燃料电池微电网频率控制方法

说明书

一种基于鲁棒萤火虫‑粒子群混合优化的风‑光‑燃料电池微电网频率控制方法，包括以下步骤：步骤1、分布式电源建模，过程如下：1.1风/光/燃料电池/柴油发电机模型；1.2储能系统模型，在非高峰时段或在太阳能强度和风速较高时产生的额外电能可以储能在飞轮、电池或超级电容等储能设备中，储存的电力可以在高峰负荷期间或风能和光伏发电不够用期间重新利用；步骤2、构建用于频率控制的微电网模型；步骤3，FF‑PSO混合优化PID控制。本发明使得微网在不同运行条件下(如风速变化和负荷需求变化)频率偏差最小。

技术领域

本发明涉及一种微电网频率控制方法。

背景技术

电力系统通常向位于不同位置的不同类型的负载供电。由于在一些偏远和孤立的地方无法获得这种常规电力，由于安装额外的输电和配电线路的地理限制，以及能源需求的日益增长，导致将可再生能源引入常规电力系统，如太阳能光伏、风力、微型水力、等。以满足日益增长的需求，并最大限度地减少环境污染、传输损耗。然而，这些可再生能源具有高度不确定性，气发电取决于天气情况。该现象可能会导致电力系统频率发生较大波动，威胁系统的稳定运行。为此，本专利针对含有风机、光伏、燃料电池以及各类储能系统的微网，提出一种基于萤火虫和粒子群混合优化技术用于调节PID控制器参数，使得微网在不同运行条件下(如风速变化和负荷需求变化)频率偏差最小。

首先，之前大多数研究主要针对电力系统内负荷不确定性造成的频率波动提出一些控制方法，但当光伏等可再生能源普及后，其可能会造成能量管理的难题。有研究针对风力-燃料电池-柴油发电机和储能元件组成的微网提出了一种小信号分析方法，但他们没有应用任何控制器来获得更好的频率控制曲线。

尽管在基于启发式优化技术的文献中有很多关于频率控制的工作，但是它们主要在传统的火电、水电系统中进行研究，在这些系统中，唯一的干扰是负载变化的形式。然而，在当前的研究中，频率控制问题是在微电网中研究的，该微电网存在间歇性的可再生能源，例如风能和太阳能光伏。这里，除了负载需求的变化之外，频率控制器还受到风速和太阳强度变化的影响。此外，在以负载需求、风速和太阳强度变化为形式的多输入扰动下，基于风/光伏/风力发电/燃料电池/储能系统微电网的能量管理是一个至关重要的问题。

发明内容

为了克服已有技术的不足，本发明提供了一种基于鲁棒萤火虫-粒子群混合优化的风-光-燃料电池微电网频率控制方法，使得微网在不同运行条件下(如风速变化和负荷需求变化)频率偏差最小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于鲁棒萤火虫-粒子群混合优化的风-光-燃料电池微电网频率控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、分布式电源建模，过程如下：

1.1风/光/燃料电池/柴油发电机模型

电力由风力、光伏、燃料电池和柴油发电机产生，以满足负荷需求；其中风能和光伏所产生的电功率10％-15％被水电解槽用于产生氢气，然后由燃料电池根据负载要求发电；柴油发电机可视为备用电源，在风力、光伏等其他电源不可用的情况下，它可以自动向所连接的负载供电，风电和光伏的传递函数可以忽略其非线性，用简单的一阶线性传递函数表示：

式中，K_WPG和K_PV是增益常数；T_WPG和T_PV分别为风和光伏的时间常数；和P_PVG为系统内第k各风机输出功率；P_W为风机的机械功率；为太阳辐照度；

水电解槽、燃料电池和柴油发电机的一阶传递函数为: