基于新型分数阶与自由度控制器的可再生能源集成电力系统负荷频率调节及实时验证

《Energies》：Load Frequency Regulation of Renewable-Integrated Power System Using Novel Fractional and Degree of Freedom-Based Controller with Real-Time Validation

　　

摘要

微电网的接入会带来快速且随机的扰动，从而对频率稳定性构成挑战。本文提出了一种二自由度分数阶比例倾斜积分微分加一控制器（2DOF-FOPTID+1），并采用改进的鲸鱼优化算法（MWA）对其进行调整，以此在保持跟踪性能的同时减少频率偏差。该方法的创新之处在于：同时运用2DOF-FOPTID+1结构实现解耦的跟踪与调节功能，采用专为增强频率控制稳定性而设计的基于MWA的调参策略，还将聚合后的电动汽车作为快速分布式储能装置，用于抑制频率波动及输电线路的功率波动；此外还通过OPAL-RT平台进行了硬件在环验证，以证明其实际可行性。该控制器在阶跃负荷变化和随机负荷变化情况下均进行了测试，同时针对参数扰动以及随机可再生能源输入情况进行了稳定性分析。与传统的PID、FOPID、2DOF-PID和FOPTID控制方法相比，所提出的方法在这些运行场景下能够将稳定时间缩短多达39.27%，峰峰值频率偏差降低约20.88%，显示出其在提升微电网集成电力系统的频率稳定性方面的实用性和有效性。