一种电网频率稳定控制方法、系统、电子设备及存储介质与流程 专利技术说明

发电;变电;配电装置的制造技术1.本发明涉及电网频率调节技术领域，尤其涉及一种电网频率稳定控制方法、系统、电子设备及存储介质。背景技术：2.目前，随着源、网、荷、储等多要素，多主体的协调互动，集中式、分布式系能源的广泛接入，传统电力运行控制的渐变性规律向非线性、突变性、非典型特征变化。电源侧新能源大量替代传统火电，电网系统惯量水平下降，调节能力降低，不稳定性增加；电网侧电力主干网架从超高压向特高压演变，电网运行方式改变，稳定控制能力下降。因此，如何挖掘负荷侧的调节能力，有效弥补电网调节能力下降并提高电网的灵活性已成为国内外学者的重点研究对象。3.再依靠传统机组备用容量已无法满足电网调频，通过利用柔性负荷自身的特点，如空调，电动汽车，热水器等，在不影响用户体验的前提下，适当降低运行，或短时暂停，以降低电网系统负荷侧压力，能有效辅助电网调频，提高电网频率稳定性。而在众多柔性负荷中，高耗能的工业负荷具有巨大的辅助调频潜能。技术实现要素：4.有鉴于此，本发明提供一种电网频率稳定控制方法、系统、电子设备及存储介质。旨在提高区域负荷频率控制的鲁棒性和稳定性。5.在本发明实施例的第一方面，提供了一种电网频率稳定控制方法，所述方法包括：6.构建电解铝频率控制模型，以及，构建模型预测频率响应模型；7.将所述电解铝频率控制模型和所述模型预测频率响应模型结合，获得综合电网频率调控模型；8.根据扰动，通过所述综合电网频率调控模型对电网频率进行调节。9.可选的，构建电解铝频率控制模型，包括：10.将直流斩波电路与控制绕组相连；11.将直流斩波电路与控制绕组相连的支路与电解槽模型连接，获得电解铝频率控制模型。12.可选的，构建模型预测频率响应模型，包括：13.搭建两区域的再热式汽轮机组lfc模型；14.将每个区域的再热式汽轮机组lfc模型分别与各自的模型预测控制器连接，获得模型预测频率响应模型。15.可选的，模型预测控制器的构建，包括：16.根据两区域的再热式汽轮机组lfc模型，确定模型预测控制器的目标函数；17.根据所述目标函数和预设的非线性约束条件，构建所述模型预测控制器。18.可选的，所述将所述电解铝频率控制模型和所述模型预测频率响应模型结合，获得综合电网频率调控模型，包括：19.通过所述电解铝频率控制模型的输入端和所述模型预测频率响应模型的输入端接收电网系统的扰动；20.将所述电解铝频率控制模型的输出端和所述模型预测频率响应模型的输出端均与电网系统连接，获得综合电网频率调控模型，以基于电网系统的扰动进行电网频率调节。21.可选的，在扰动越过所述电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，所述根据扰动，通过所述综合电网频率调控模型对电网频率进行调节，包括：22.所述综合电网频率调控模型中的电解铝频率控制模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节，以及，所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。23.可选的，在扰动未越过所述电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，所述根据扰动，通过所述综合电网频率调控模型对电网频率进行调节，包括：24.所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。25.在本发明实施例的第二方面，提供了一种电网频率稳定控制系统，所述系统包括：综合电网频率调控模型；所述综合电网频率调控模型包括构建的电解铝频率控制模型和构建的模型预测频率响应模型；26.所述综合电网频率调控模型，用于对电网频率进行调节。27.在本发明实施例的第三方面，还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；28.存储器，用于存放计算机程序；29.处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现本发明第一方面提供的一种电网频率稳定控制方法的步骤。30.在本发明实施例的第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种电网频率稳定控制方法。31.针对在先技术，本发明具备如下优点：32.本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法，通过构建电解铝频率控制模型和构建模型预测频率响应模型，并将两个模型进行结合，通过两者共同作用以对电网的频率扰动进行调节，使得整个调节过程中的鲁棒性和稳定性得到明显提高。33.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。附图说明34.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。35.图1为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法的流程图；36.图2为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的电解槽模型的电路图；37.图3为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的电解铝频率控制模型的控制电路图；38.图4为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的电解铝频率控制模型的控制流程图；39.图5为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的电解铝频率控制模型参与电网频率调节的控制流程图；40.图6为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的综合电网频率调控模型参与电网频率调节的控制流程图；41.图7为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的阶跃扰动下的fopid与mpc的频域特性比较示意图；42.图8为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的随机扰动下fopid与mpc的频域特性比较示意图；43.图9为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的参数摄动下fopid与mpc的频域特性比较示意图；44.图10为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的电解铝频率控制模型参与电网频率调节的频率变化曲线；45.图11为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的电解铝负荷参数设置的示意图；46.图12为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的两区域的再热式汽轮机组lfc模型的基本参数的示意图；47.图13为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法中的参数摄动表的示意图；48.图14为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制系统的示意图。具体实施方式49.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。50.图1为本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括：51.步骤s101：构建电解铝频率控制模型，以及，构建模型预测频率响应模型；52.步骤s102：将所述电解铝频率控制模型和所述模型预测频率响应模型结合，获得综合电网频率调控模型；53.步骤s103：根据扰动，通过所述综合电网频率调控模型对电网频率进行调节。54.在本发明的实施例中，电解铝作为高耗能柔性负荷具有功率密集、热惯量特性大和控制特性好等特点，是一种良好的调频资源，因此本发明基于目前已建成的电解铝厂构建对应的电解铝频率控制模型，来对电网的频率进行调节，以降低扰动对电网频率的影响。55.虽然电解铝所具有的特性，使得其能够作为一种良好的调频资源被用于电网的频率调节，而构建的电解铝频率控制模型在对电网的频率调节过程中由于不仅需要考虑到电解铝对电网频率调节的作用，还需要考虑到实际生产中电解铝的生产作用。而在电解铝的生产过程中，若只通过电解铝对电网频率进行调节，或不加限制的通过电解铝对电网频率进行调节，在频率调节过程中系列电流变化幅度过大时，将影响电解铝的生产质量，而限制其系列电流变化幅度，又将导致电网频率调节的稳定性受到影响。56.因此，本发明构建的电解铝频率控制模型在实际的应用过程中，在调频表现上无论是限制电解铝的系列电流的变化幅度还是不对电解铝的系列电流的变化服务进行限制，都将使得对电网频率的调节的效果受到影响，而电解铝更重要的是生产作用，因此，为了保证点解铝的生产，限制电解铝的系列电流的变化幅度是有必要的，而这又将使得对电网频率的调节的效果受到影响。因此，本发明在构建的电解铝频率控制模型的同时，构建模型预测频率响应模型，该构建的模型预测频率响应模型将通过模型预测控制器控制电网系统自身进行频率调节。通过将构建的电解铝频率控制模型和模型预测频率响应模型进行结合，得到一个综合电网频率调控模型，该综合电网频率调控模型根据扰动，对电网频率进行调节所得到的调节结果，在整个区域负荷频率控制的鲁棒性和稳定性上具有更好的表现。57.本发明实施例提供的一种电网频率稳定控制方法，通过构建电解铝频率控制模型和构建模型预测频率响应模型，并将两个模型进行结合，通过两者共同作用以对电网的频率扰动进行调节，使得整个调节过程中的鲁棒性和稳定性得到明显提高。58.在本发明中，构建电解铝频率控制模型，包括：将直流斩波电路与控制绕组相连；将直流斩波电路与控制绕组相连的支路与电解槽模型连接，获得电解铝频率控制模型。59.在本发明的实施例中，构建的电解铝频率控制模型包括直流斩波电路、控制绕组和电解槽模型。如图2至图3所示，电解槽模型也就是电解铝厂的实际工作模型。如图2所示，电解槽等效为系列电阻rd0和反电动势ed的串联的静态模型。在电解铝负荷参与到电网调频的过程中，考虑到电解槽的动态响应过程，引入等效电感ld。同时阳极效应会导致电解槽内部电阻的增加，因此引入可变电阻rp，以表示阳极效应时的电阻变化量，因此电解槽的等效电阻可表示为：60.rd＝rd0+rp(1)61.对于已建成的电解铝厂，在正常生产过程中等效电阻rd、等效电感ld和反电动势ed均为定值。因此电压与电流关系可表示为：[0062][0063]由式(1)和(2)可得：[0064][0065]其中，l为等效电感的电感量；ud0为直流电压最大值；ksr为饱和电抗器的调节系数。[0066]在本发明的实施例中，通过将直流斩波电路与控制绕组相连，然后将直流斩波电路与控制绕组相连的支路与电解槽模型连接，获得电解铝频率控制模型。如图3所示，图3中整流电路的输出电压平均值ud及整流电路的输出电压平均值ud右侧的部分属于电解槽模型，控制绕组电阻rc下方连接的线圈为控制绕组，d下方连接的线圈为工作绕组，控制绕组和工作绕组之间为铁芯。电容两端的电压uc左侧的组成部分属于直流斩波电路，包括mos管，mos管内阻rb，buck电路电压eb，db二极管内阻，滤波电感lb，滤波电容cb。电解铝频率控制模型通过直流斩波电路与控制绕组相连实现电流的转换与控制，其中控制绕组可等效为直流电压源与电阻rc的串联。[0067]在本发明的实施例中，如图3所示，通过调节控制绕组中的控制电流ic，使铁芯磁导率改变，从而改变工作绕组的等效电抗，以实现自饱和电抗器电抗的平滑调节。其中饱和角α的余弦值与控制电流ic的关系可表示为：[0068][0069]式(4)中ω为电网频率，ng为主电路的工作绕组线圈匝数，nc为控制绕组匝数，at为铁芯的截面积，bb为铁芯饱和的磁密度，μ为磁导率，l为自饱和电抗器的铁芯长度，is为偏移电流，ul为电网线电压有效值。[0070]偏移绕组单独作用时，能实现全范围调压，此时[0071][0072]则[0073][0074]整流电路的输出电压的平均值ud为：[0075][0076]在本发明的实施例中，如图4所示，本发明构建的电解铝频率控制模型控制电网频率调节的具体过程包括：根据电网系统的扰动得到一个参考值将该参考值与电解铝频率控制模型中整流电路的输出电流的平均值id进行比对，以确定电网系统的扰动对电网系统的频率影响程度，将表征电网系统的频率影响程度的比对结果发送至控制器，如pid控制器1。控制器根据该比对结果向pwm输出占空比d，pwm根据该占空比d向电解铝频率控制模型的mos管发送对应的控制信号，mos管的导通情况将基于该控制信号进行相应的导通，进而改变直流斩波电路的电容两端的电压uc、流过控制绕组的电流ic和整流电路的输出电压的平均值ud，通过电解铝频率控制模型中的电解槽电路后得到改变后的整流电路的输出电流的平均值id，从而达到对接入的电网系统的频率调节。对于得到的改变后的整流电路的输出电流的平均值id，继续与新的参考值进行对比，以进行新一轮的电网系统的频率调节。其中，上述新的参考值是基于上述频率调节后的电网系统得到的一个新的参考值。因此，如图4所示，通过调节电解铝频率控制模型中的电解系列的电压和电流值可实现电解铝负荷的有功功率的控制，进而实现对接入的电网系统的频率的调节。[0077]在本发明的实施例中，在上述电解铝频率控制模型的整个闭环控制过程中，占空比d为输入量，电感电流ib、电容两端的电压uc、流过控制绕组的电流ic和电解槽电流id，也就是整流电路的输出电流的平均值，均为状态变量x1＝[ib uc ic ud id]。[0078]电解铝频率控制模型的控制电路的状态空间方程则为：[0079][0080][0081]a1、b1、c1和d1为系数矩阵；x1＝为状态变量；u为占空比，属于输入量，如上述占空比d；y1为输出量。[0082]则电解槽消耗的有功功率为：[0083]pd＝udid(10)[0084]在本发明的实施例中，如图5所示，为避免电网系统出现负荷扰动时，电解铝负荷系列电流的频繁变化导致的电解铝生产活动受到严重影响，本发明在通过构建的电解铝频率控制模型对电网进行调频时，设置调频死区，在电网的频率变化位于调频死区时，本发明的电解铝频率控制模型不参与电力系统的频率调节。同时，本发明的电解铝频率控制模型中系列电流变化幅度过大，将导致电解铝的生产质量下降，因此通过本发明的电解铝频率控制模型调节电网系统的频率过程中，设置限幅环节，以避免电解铝频率控制模型中系列电流变化幅度过大，导致的电解铝的生产质量下降的问题。具体地，如图5所示，在电网系统的频率变化未越过调频死区时，电解铝频率控制模型不介入电网系统的频率调节；而在电网系统的频率变化越过调频死区时，将得到一个频率变化△f，得到的该频率变化，将通过另一个控制器，如pid控制器2，该另一个控制器将得到参考值在限幅范围内，向电解铝频率控制模型的控制器输出参考值与整流电路的输出电流的平均值id进行比较，此时电解铝频率控制模型将介入进行电网系统的频率调节。其中，图5中的ppar为电解铝频率控制模型介入电网系统进行频率调节得到的调节功率，其是通过对功率的调节，从而达到对电网系统的频率调节；pl为电网系统的扰动。[0085]在本发明中，构建模型预测频率响应模型，包括：搭建两区域的再热式汽轮机组lfc模型；将每个区域的再热式汽轮机组lfc模型分别与各自的模型预测控制器连接，获得模型预测频率响应模型。[0086]在本发明的实施例中，搭建两区域的再热式汽轮机组lfc模型，该搭建的模型中包含非线性约束的再热式汽轮机组。如下图6所示，图6所示即为搭建的两区域的再热式汽轮机组lfc模型。[0087]两区域的再热式汽轮机组lfc模型的状态方程为：[0088][0089][0090]其中，x2为状态量，x2＝[δf1δptieδpt1δxg1δpg1δf2δpt2δxg2δpg2]，a2、b2、c2和d2为系数矩阵；u为ace信号(ace为频率偏差和功率偏差的组合)，属于模型预测控制器的输入量，如上述占空比d；y2为模型预测控制器的输出量；kr为蒸汽在高压气缸段产生的功率占汽轮机总功率的比例；tr为再热器时间常数；tg为调速器时间常数；tt为汽室时间常数和主进汽容积；tij为联络线同步系数；n1和n2是非线性函数经过傅里叶级数展开的第二项和第三项的系数；kp为比例系数；r为调速器的调差系数；β为系统频率偏差系数；ω为角速度；tp为旋转设备及负荷的时间常数；δfi为频率增量；δptie为连接线功率增量；δpti为电机输出功率增量；δxgi为控制阀位置的增量；δpgi为速度改变器位置增量。[0091]在本发明的实施例中，对于每个区域的再热式汽轮机组lfc模型分别与各自的模型预测控制器连接，获得模型预测频率响应模型。如图6所示，两区域的再热式汽轮机组lfc模型分别与各自的模型预测控制器连接，获得模型预测频率响应模型，其中，图6中的两个控制器即为分别与两区域的再热式汽轮机组lfc模型连接的两个模型预测控制器。[0092]在本发明中，模型预测控制器的构建，包括：根据两区域的再热式汽轮机组lfc模型，确定模型预测控制器的目标函数；根据所述目标函数和预设的非线性约束条件，构建所述模型预测控制器。[0093]在本发明的实施例中，两个模型预测控制器的构建方式相同，最后构建获得的两个模型预测控制器是相同的。首先根据两区域的再热式汽轮机组lfc模型，以区域控制误差快速稳定至0和输入尽可能小为控制目标，定义模型控制器的目标函数，这样的定义方式可以快速准确地对电网系统的频率进行调节。定义的目标函数如下：[0094][0095]由于输出参考值为0，也就是：[0096]yref＝0[0097]则，目标函数可定义为：[0098][0099]其中r、q为权重系数矩阵；y(k+i|k)表示模型预测控制器在k时刻对k+i时刻的预测值；yref为输出参考值；i的取值从1取到预测步长p。[0100]在本发明的另一实施方式中，为增强模型预测频率响应模型的鲁棒性，增设反馈校正环节，以减少外部扰动、系统模型失配对模型预测频率响应模型的影响，使模型预测的结果尽量接近实际输出。本发明利用模型预测控制器输出的测量值ym(k)与模型预测的输出值y(k)进行比较，得出预测误差对预测值进行修正，则此时目标函数可定义为：[0101][0102]其中，h为反馈校正矩阵。[0103]在本发明的实施例中，预设模型预测控制器的非线性约束条件，使得模型预测控制器的预测控制过程能够更准确，更真实地反映实际电网系统的工作过程，从而使得通过模型预测频率响应模型中的模型预测控制器对电网系统的频率进行调节的准确性得到有效提高。其中，预设的模型预测控制器的非线性约束条件包括发电机的速率限制和负荷调节深度限制，具体表示如下：[0104]发电机的速率限制[0105][0106]负荷调节深度限制[0107]δprefi＝ui≤δprefmax(16)[0108]式(15)和(16)均为时域的硬约束。[0109]其中，为电机输出功率；tt为惯性时间常数；δxgi为控制阀位置的增量；δpti为电机输出功率增量；为发电机最大功率；ui为控制器输出；δprefi功率输出参考值；功率输出参考最大值。[0110]在本发明的实施例中，在获得模型预测控制器的目标函数和预设的非线性约束条件，即可构建获得所述模型预测控制器。其中，优选模型预测控制器的步长和控制步长分别为80和20。[0111]在本发明中，所述将所述电解铝频率控制模型和所述模型预测频率响应模型结合，获得综合电网频率调控模型，包括：通过所述电解铝频率控制模型的输入端和所述模型预测频率响应模型的输入端接收电网系统的扰动；将所述电解铝频率控制模型的输出端和所述模型预测频率响应模型的输出端均与电网系统连接，获得综合电网频率调控模型，以基于电网系统的扰动进行电网频率调节。[0112]在本发明的实施例中，如图6所示，图6中的电解铝负荷部分即为电解铝频率控制模型，其输入端与电网系统连接，接收电网系统的阶跃扰动和/或随机扰动。同时，模型预测频率响应模型的输入端也与电网系统连接，同样会接收到电网系统的阶跃扰动和/或随机扰动。在电网系统存在阶跃扰动和/或随机扰动时，其负荷会发生变化，从而使得其频率发生变化，也就是图6中的△f、△f1和△f2，该三个值是相同的，均为电网系统的扰动，只是为了区别这三个值给到的模块是不同的，所以为该三个值设置了不同的角标。这个△f、△f1和△f2频率变化首先会输入到电解铝频率控制模型和模型预测频率响应模型。同时，电解铝频率控制模型的输出端和模型预测频率响应模型的输出端均与电网系统连接，在电解铝频率控制模型和模型预测频率响应模型各自接收到频率变化后，根据各自接收到的频率变化进行相应的频率控制，并通过电解铝频率控制模型的输出端的输出结果和模型预测频率响应模型输出端的输出结果对电网系统的频率达到调节目的。由此构成如图6所示的整个的综合电网频率调控模型。[0113]在本发明中，在扰动越过所述电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，所述根据扰动，通过所述综合电网频率调控模型对电网频率进行调节，包括：所述综合电网频率调控模型中的电解铝频率控制模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节，以及，所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。[0114]在本发明的实施例中，本发明为防止电解铝频率控制模型的控制过程中系列电流频繁变化导致的对电解铝的生产活动造成严重影响，设置有调频死区。因此，在电网系统的扰动在越过电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，此时电解铝频率控制模型才会介入电网系统执行调频任务。此时，综合电网频率调控模型中的电解铝频率控制模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节，同时所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型也将根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。[0115]在本发明中，在扰动未越过所述电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，所述根据扰动，通过所述综合电网频率调控模型对电网频率进行调节，包括：所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。[0116]在本发明的实施例中，本发明为防止电解铝频率控制模型的控制过程中系列电流频繁变化导致的对电解铝的生产活动造成严重影响，设置有调频死区。因此，在电网系统的扰动未越过电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，此时电解铝频率控制模型不会介入电网系统执行调频任务。此时，只有综合电网频率调控模型中模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。以此避免电解铝频率控制模型的控制过程中系列电流频繁变化导致的对电解铝的生产活动造成严重影响。[0117]在本发明的实施例中，为方便理解，在以下内容中分数阶fopid(fractionalorder pid)控制器简写为fopid，模型预测控制器mpc(model predictive control)简写为mpc。示例地，如图7至10所示，整个电网系统的发电功率为500mw，电解铝厂的总消耗功率为307.2mw，区域内其他负荷为192.8mw。假设负荷增量为5mw，即5/500＝0.01p.u.图11为电解铝负荷参数设置；图12为两区域的再热式汽轮机组lfc模型的基本参数，两个区域参数设置一致；图13为参数摄动表。[0118]为更好的对比fopid和所提控制方法在两区域负荷频率控制模型中的频率控制效果，下面使用具体案例进行说明。[0119]在阶跃扰动下频率波动的分析：图7为阶跃扰动下fopid与mpc的频域特性比较示意图。采用mpc控制器，系统区域1的频率偏差幅值最大为－0.025左右，在12s左右系统恢复稳定，并保持平稳运行；联络线功率出现了振荡，在17s左右恢复稳定。相较于fopid控制器，mpc控制器在阶跃扰动下，系统表现出很强的动态性能，极大地缩小了系统频差，从－0.06左右减少至－0.025，减小了58％。同时响应速度更快，相较于fopid减少了将近5秒。mpc控制器极大地改善了系统频率波动的情况，提高了系统的动态性能，在单阶跃扰动下具有更好的控制效果。[0120]在随机扰动下频率波动的分析：图8为随机扰动下fopid与mpc的频域特性比较示意图。面对连续负荷波动，相较于fopid控制器，mpc控制器仍然具有更佳的调控性能，系统的最大频差减少0.042，面对连续的6次扰动，mpc控制器对应的系统频率波动曲线均在fopid控制器对应曲线的内侧。因此，在面对连续的负荷扰动时，mpc快速响应系统负荷的变化，有效减小了系统的频差，缩短了频率波动过程，也表现出了很强的动态性能。[0121]在参数摄动下频率波动的分析：图9为参数摄动下fopid与mpc的频域特性比较示意图。系统参数摄动情况下，相较于fopid控制器，mpc控制下的频率波动曲线波形和相关性能指标基本保持不变，而fopid控制下的频率波动曲线还是出现了明显的变化，mpc控制器在系统参数发生变化时表现出更强的鲁棒性和自适应性，可以有效提升系统的稳定性。[0122]在电解铝负荷参与电网调频频率波动的分析：图10为电解铝负荷参与电网调频系统频率变化曲线。当50％电解铝可用负荷参与时，电解铝负荷快速响应，在5s内功率消耗从307mw下调至了286mw，最大频差从－0.026减少至－0.018左右，系统的调节时间从12s减少至8s；当100％电解铝可用负荷参与时，功率消耗从307mw下调至了265mw左右，最大频差减少至－0.016左右，系统的调节时间缩短了约5s；结果显示，电解铝负荷的支援能有效地有效地减小系统的最大频差，明显缩短了系统所需的调节时间。发电机－调速器系统需增发的有功随着电解铝负荷降负荷量的增加而减小，即电解铝负荷的参与可有效缓解发电机侧的调节压力，快速弥补电网有功缺额，快速平抑电网频率波动。因此，面对较大扰动时，负荷侧的有功支援能有效减小系统的频率波动情况，促使系统频率快速稳定。[0123]因此，本发明的一种电网频率稳定控制方法，其基于模型预测控制的电解铝负荷参与电网频率稳定控制策略，在区域负荷频率控制中表现出更强的鲁棒性和稳定性，对于两区域模型的负荷频率控制，能够缩短频率恢复时间，提高系统的动态性能。[0124]在本发明的实施例中，首先对电解铝负荷进行了精确建模，为电解铝负荷参与频率控制奠定基础；其次，基于发电机速率限制和负荷调节深度约束，提出了模型预测频率响应模型；最后，基于模型预测控制策略，在考虑不同电解铝可调容量参与电网系统调频中进行仿真分析。结果表明，本发明的电解铝负荷可以提升系统抗扰动能力，所提的mpc策略具有良好的频率控制效果，其在频率调节过程中表现出更强的鲁棒性，能够有效缩短调频时间，提升电网系统调频的动态性能。[0125]在本发明实施例的第二方面，提供了一种电网频率稳定控制系统，如图11所示，所述系统包括：综合电网频率调控模型；所述综合电网频率调控模型包括构建的电解铝频率控制模型和构建的模型预测频率响应模型；所述综合电网频率调控模型，用于对电网频率进行调节。[0126]可选的，所述系统中的电解铝频率控制模型的构建，包括：将直流斩波电路与控制绕组相连；将直流斩波电路与控制绕组相连的支路与电解槽模型连接，获得电解铝频率控制模型。[0127]可选的，所述系统中的模型预测频率响应模型的构建，包括：搭建两区域的再热式汽轮机组lfc模型；将每个区域的再热式汽轮机组lfc模型分别与各自的模型预测控制器连接，获得模型预测频率响应模型。[0128]可选的，所述系统中的模型预测频率响应模型中的模型预测控制器的构建，包括：根据两区域的再热式汽轮机组lfc模型，确定模型预测控制器的目标函数；根据所述目标函数和预设的非线性约束条件，构建所述模型预测控制器。[0129]可选的，所述系统中的综合电网频率调控模型的构建，包括：通过所述电解铝频率控制模型的输入端和所述模型预测频率响应模型的输入端接收电网系统的扰动；将所述电解铝频率控制模型的输出端和所述模型预测频率响应模型的输出端均与电网系统连接，获得综合电网频率调控模型，以基于电网系统的扰动进行电网频率调节。[0130]可选的，所述系统在扰动越过所述电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，所述系统对电网频率进行调节，包括：所述综合电网频率调控模型中的电解铝频率控制模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节，以及，所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。[0131]可选的，所述系统在扰动未越过所述电解铝频率控制模型的调频死区的情况下，所述系统对电网频率进行调节，包括：所述综合电网频率调控模型中的模型预测频率响应模型根据接收的电网系统的扰动，对电网频率进行调节。[0132]在本发明实施例的第三方面，还提供了一种电子设备，所述一种电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；[0133]存储器，用于存放计算机程序；[0134]处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现本发明第一方面提供的一种电网频率稳定控制方法的步骤。[0135]在本发明实施例的第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面所述的一种电网频率稳定控制方法。[0136]在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solid state disk(ssd))等。[0137]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0138]本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。[0139]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。









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