这篇文档属于类型b(科学论文,但非单一原创研究报告,属于文献综述类)。以下是针对该文档的学术报告内容:
作者及机构
本文由K. Peddakapu(马来西亚彭亨大学先进工业技术中心)、M.R. Mohamed(马来西亚彭亨大学电气与电子工程技术学院)、P. Srinivasarao(印度Nalanda工程技术学院电气与电子工程系)、Y. Arya(印度YMCA科学技术大学电气工程系)、P.K. Leung(中国重庆大学可再生能源学院)、D.J.K. Kishore(马来西亚彭亨大学电气与电子工程技术学院)合作完成,发表于2022年《Renewable Energy Focus》第43卷,页码146–171。
研究主题
本文是一篇关于“传统及可再生能源电力系统中自动发电控制(Automatic Generation Control, AGC)/负荷频率控制(Load Frequency Control, LFC)的现代与未来发展趋势”的全面综述。文章系统梳理了AGC/LFC在电力系统频率稳定中的核心作用,并探讨了可再生能源高渗透率、微电网(Microgrids, MGs)、智能电网(Smart Grids, SGs)、高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)等新兴技术对AGC的挑战与机遇。
主要观点与论据
AGC/LFC的基础作用与挑战
- 核心功能:AGC通过二次控制环路快速稳定频率偏差和联络线功率波动,是电力系统动态稳定的关键。
- 挑战:可再生能源(如风电、光伏)的波动性导致系统惯性降低,传统同步发电机(SGs)被电力电子接口的分布式电源(Distributed Generations, DGs)替代,加剧了频率控制难度。例如,2017年全球新增风电52 GW、光伏98 GW,但其间歇性导致频率调节需求激增。
- 支持数据:文献[6,7]指出,频率偏差可能引发涡轮机振动或系统失稳;文献[15,16]强调,电力电子化DGs的普及降低了系统旋转惯性,需通过储能设备(Energy Storage Devices, ESDs)或柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission Systems, FACTS)模拟惯性。
新兴技术与AGC的融合
- 微电网与智能电网:微电网在孤岛和并网模式下的AGC策略(文献[128-130])需适应分布式能源的即插即用特性;智能电网通过需求响应(Demand Response, DR)和电动汽车(Electric Vehicles, EVs)参与频率调节(文献[151-154])。
- 电力市场改革:放松管制后,发电公司(GENCOs)、输电公司(TRANSCOs)等主体的参与需通过发电参与矩阵(Generation Participation Matrix, GPM)和负荷参与矩阵(Disco Participation Matrix, DPM)协调(文献[175,176])。
- HVDC与FACTS:HVDC联络线可减少远距离输电损耗并抑制振荡(文献[215-218]);FACTS设备(如TCSC、UPFC)与ESDs(如SMES、超级电容)协同提升动态响应(文献[393-396])。
控制策略的分类与比较
- 传统方法:PID、PI控制器(文献[251,252])简单易实现,但固定增益难以应对非线性(文献[245-248])。
- 智能控制:模糊逻辑(Fuzzy Logic, FL)和人工神经网络(Artificial Neural Networks, ANNs)可处理不确定性(文献[262-265]),如模糊分数阶PID(FO-PID)在文献[274-279]中表现优异。
- 自适应与鲁棒控制:模型参考自适应控制(Model Reference Adaptive Control, MRAC)和H∞鲁棒控制(文献[322-325])适用于参数时变系统,但需高计算成本。
未来研究方向
- 关键空白:现有研究对高比例可再生能源下的惯性模拟(文献[231-235])、网络攻击防护(文献[163-165])及多区域协调控制(文献[387-389])探索不足。
- 潜在方案:电动汽车(EVs)的V2G技术(文献[126,127])、分数阶控制器(Fractional-Order Controllers, FOCs)与级联控制(文献[473-476])可能成为突破点。
论文价值与意义
1. 学术价值:
- 首次系统整合了AGC在传统与可再生能源系统中的研究进展,提出“控制策略-新兴技术-电力市场”三维分析框架。
- 对比了7大类控制方法(如传统、智能、自适应等)的优劣,为后续研究提供方法论指导(见表1)。
- 应用价值:
- 为电网运营商设计高比例可再生能源下的AGC方案提供技术路线,如HVDC与FACTS的协同配置(文献[227-230])。
- 指出需开发新型优化算法(如混合PSO-GA[431])以解决控制器参数动态调整问题。
亮点
- 全面性:覆盖5类电力系统模型(单区域至六区域)、10种可再生能源技术、15种控制策略。
- 前瞻性:提出“网络攻击防护”和“需求侧资源聚合”等未来方向(文献[492,494])。
(注:因篇幅限制,部分细节如具体文献引用和数据未完全展开,实际报告中可进一步补充。)