模糊控制優(yōu)化下的混合儲能系統(tǒng)輔助燃煤機(jī)組調(diào)頻仿真

隨著我國并網(wǎng)比例和可再生能源裝機(jī)容量的逐年增長

，其發(fā)電模式固有的隨機(jī)性與波動(dòng)性給電力系統(tǒng)調(diào)頻帶來了艱巨的任務(wù)

。目前常規(guī)調(diào)頻資源已逐漸不能滿足日益增長的調(diào)頻需求，因此電能儲存裝置成為了社會廣泛研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域

。

混合儲能系統(tǒng)采用不同儲能介質(zhì)和技術(shù)來提高整個(gè)系統(tǒng)性能，同時(shí)還能降低投入和維護(hù)成本

。功率型儲能例如飛輪，具有響應(yīng)速度快、短時(shí)間充放電功率大和控制精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)，承擔(dān)儲能裝置的大部分出力，但是成本高、回報(bào)周期長；能量型儲能例如電化學(xué)儲能，在儲能系統(tǒng)中對功率或能量上進(jìn)行補(bǔ)充，成本低、壽命短，與飛輪組成混合儲能系統(tǒng)能夠減少甚至避免電化學(xué)儲能裝置過充過放次數(shù)。以此保障機(jī)組的運(yùn)行安全性和靈活性以及雙細(xì)則下儲能裝置的經(jīng)濟(jì)性。

王建業(yè)等

建立了永磁同步電機(jī)和全攻略變流器的數(shù)學(xué)模型，對飛輪儲能的充放電及并網(wǎng)進(jìn)行仿真研究，結(jié)果顯示其設(shè)計(jì)的控制策略可高效完成飛輪儲能的充放電要求。丁明等

基于蓄電池和超級電容的荷電狀態(tài)，設(shè)計(jì)了一種模糊控制理論將超限的功率偏差合理地分配到兩種儲能介質(zhì)之間，仿真結(jié)果表明其控制方法可有效平抑可再生能源功率波動(dòng)，避免儲能介質(zhì)出現(xiàn)荷電越限現(xiàn)象。丁冬等

提出了一種基于模糊控制的電池儲能輔助AGC 調(diào)頻方法，其以區(qū)域控制偏差和變化率作為輸入量，電池儲能的參考功率變化量作為輸出量，仿真結(jié)果顯示儲能系統(tǒng)能迅速響應(yīng)負(fù)荷擾動(dòng)，有效降低火電機(jī)組系統(tǒng)頻率偏差和聯(lián)絡(luò)線功率偏差。

本工作針對600 MW供熱機(jī)組供熱期調(diào)峰調(diào)頻性能研究，基于Matlab/Simulink 搭建了含混合儲能系統(tǒng)的兩區(qū)域電網(wǎng)模型，模擬了階躍擾動(dòng)和連續(xù)擾動(dòng)下，混合儲能系統(tǒng)對機(jī)組并網(wǎng)靈活性的影響，并針對混合儲能系統(tǒng)中不同儲能介質(zhì)的荷電狀態(tài)，利用模糊控制邏輯優(yōu)化混合儲能系統(tǒng)功率分配系數(shù)，提高了混合儲能系統(tǒng)的效率，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行更加靈活穩(wěn)定。

設(shè)第i個(gè)粒子的獨(dú)立位置Xi=(xi1,xi2,…,xiD)和速度Vi=(vi1,vi2,…,viD),每一次迭代中,粒子通過跟蹤個(gè)體最佳位置pbest和全局極值最優(yōu)解gbest,按照式(8)、式(9)更新自己的速度和位置。

1 儲能控制策略

1.1 飛輪儲能

飛輪儲能系統(tǒng)由飛輪、永磁同步電機(jī)、機(jī)側(cè)變流器、網(wǎng)側(cè)變流器、濾波電路五部分組成。飛輪儲能系統(tǒng)的控制策略可以簡化為電流內(nèi)環(huán)

和功率外環(huán)。其中永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)方程可表示為

式中，

表示飛輪與電機(jī)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

表示黏滯摩擦系數(shù)；

表示輸出轉(zhuǎn)矩，表達(dá)式為

分別對享樂價(jià)格法的3種模型進(jìn)行擬合,將變量標(biāo)準(zhǔn)化后代入SPSS19軟件進(jìn)行逐步回歸分析,結(jié)果表明,對數(shù)模型的擬合效果最好,R2為0.413．經(jīng)過顯著性檢驗(yàn),最終有11個(gè)變量進(jìn)入對數(shù)模型中(表2),且各變量的膨脹系數(shù)(VIF)值均遠(yuǎn)小于10,表明特征變量間不存在嚴(yán)重的共線性．進(jìn)入到對數(shù)模型的變量分別為建筑面積、至最近公園距離、物業(yè)管理、至CBD距離、環(huán)境質(zhì)量、容積率、朝向、公園面積、至最近商圈距離和建筑年齡,各特征變量系數(shù)的符號與預(yù)期相同,具有較好的解釋度．

式中，極對數(shù)

取2；

表示永磁磁鏈；

表示電流內(nèi)環(huán)輸出的參考電流值。永磁同步發(fā)電機(jī)的電磁功率即飛輪系統(tǒng)輸出功率補(bǔ)償可表示為

表示轉(zhuǎn)子角速度。飛輪系統(tǒng)模型如圖1。

1.2 電化學(xué)儲能

燃煤機(jī)組在調(diào)頻過程中要維持主蒸汽參數(shù)穩(wěn)定，因此燃燒指令信號由壓力偏差信號經(jīng)過PID控制器調(diào)節(jié)獲得。汽包鍋爐模型如圖2。

本工作以飛輪的荷電狀態(tài)SOC

(

)作為模糊控制器的

(

)，以電化學(xué)的荷電狀態(tài)SOC

(

)作為模糊控制器的

(

)；

(

)作為模糊控制輸出量。模糊控制器的輸入輸出隸屬度函數(shù)如圖9所示。

2 燃煤機(jī)組模型

2.1 汽包鍋爐模型

汽包鍋爐模型是復(fù)雜非線性動(dòng)態(tài)特性系統(tǒng)，爐膛內(nèi)輸入的燃料決定燃燒強(qiáng)度，從而改變鍋爐受熱面的有效吸熱量，從燃燒指令

到鍋爐有效吸熱量

的過程是含有純延遲的兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)

，可表示為

式中，

、

為一階慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)；

為純延遲時(shí)間常數(shù)。

首先對該緩控釋肥料水稻施肥試驗(yàn)進(jìn)行合理處理，專門設(shè)置了7個(gè)處理區(qū)，分別為無施肥區(qū)（處理1）、常規(guī)施肥區(qū)（施肥過磷酸鉀、氯化鉀以及尿素，處理2）、緩控釋施肥區(qū)1（施肥永笑脲甲醛緩控釋肥，配合尿素15kg，處理3）、緩控釋施肥區(qū)2（施肥“稻堅(jiān)強(qiáng)”緩釋控?fù)交旆?0kg，配合尿素15kg，處理4）、緩控釋施肥區(qū)3（施肥“好樂耕”有機(jī)緩釋控?fù)交旆?0kg，配合尿素15kg，處理5）、緩控釋施肥區(qū)4（施肥“六國網(wǎng)”復(fù)合緩釋控?fù)交旆?2kg，配合尿素15kg，處理6）、緩控釋施肥區(qū)5（施肥袁氏專用緩釋控?fù)交旆?1kg，配合尿素 15kg，處理 7）[7]。

汽包和過熱器在鍋爐中的蓄熱過程存在延時(shí)情況，進(jìn)入汽包的蒸汽流量(鍋爐有效吸熱量)

與流出汽包的蒸汽流量

的偏差轉(zhuǎn)化為汽包內(nèi)蓄熱量，引起了汽包壓力

的變化，該過程可表示為

式中

表示鍋爐蓄熱系數(shù)。

過熱器在蓄熱過程具有分布式參數(shù)特征，按照一定條件簡化，集中管道傳熱參數(shù)和管道阻力，將此過程進(jìn)行集中參數(shù)分析，其中管道傳熱過程可表示為

由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和城鎮(zhèn)建設(shè)等原因，濁漳河南源上游排放的工業(yè)廢水和生活污水總量日趨增多，其污染源主要是一些鋼鐵、煤炭和后續(xù)化產(chǎn)品企業(yè)，部分企業(yè)偷排偷放嚴(yán)重超標(biāo)的工業(yè)廢水和生活污水，致使?jié)嵴暮铀廴炯又?，河道生態(tài)受損，其自凈能力直線下降，濁漳河流域生態(tài)系統(tǒng)遭受到嚴(yán)重破壞，污染河水的滲透也造成了地下水的嚴(yán)重污染。濁漳河南源監(jiān)測斷面位于工程建設(shè)區(qū)下游，該控制斷面能較好地反映濕地工程建設(shè)前的水質(zhì)狀況。

目前，一些企業(yè)為節(jié)約成本而使用劣質(zhì)原料，嚴(yán)重威脅人們的身體健康，應(yīng)用數(shù)字PCR技術(shù)則可以迅速、精準(zhǔn)的進(jìn)行食品檢測。數(shù)字PCR技術(shù)不受標(biāo)準(zhǔn)曲線、參照樣本控制，能夠直接檢測樣品目標(biāo)基因的絕對拷貝數(shù)，未來發(fā)展?jié)摿^大。除了雞肉、豬肉、羊肉等動(dòng)物源食品，數(shù)字PCR技術(shù)也可以應(yīng)用于植物源食品檢測，如：橄欖油、香味水稻等。數(shù)字PCR技術(shù)以高靈敏性檢驗(yàn)食品摻假類型，結(jié)合材料量、DNA量、基因拷貝數(shù)的線性關(guān)系判斷摻假比重，該優(yōu)勢也是傳統(tǒng)檢測方法所不具備的。

從圖5可以看出，耦合儲能系統(tǒng)后，機(jī)組的調(diào)頻能力有了很大的提升，并且耦合了混合儲能的系統(tǒng)調(diào)頻能力提升更明顯。相比于僅使用燃機(jī)機(jī)組進(jìn)行調(diào)頻，耦合電化學(xué)儲能后，系統(tǒng)頻率變化量最大值由1.19×10

pu Hz 減少到1.08×10

pu Hz，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)的時(shí)間縮短了1.2 s。加入混合儲能后系統(tǒng)頻率最大變化值減少至4.9×10

pu Hz，是原頻率變化量最大值的41%，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)時(shí)間縮短了10 s，機(jī)組調(diào)頻性能顯著提升。

當(dāng)其他條件相同時(shí)，稅后凈經(jīng)營利潤越大，EVA指標(biāo)越高。所以企業(yè)管理者必須對投資進(jìn)行有效管理，充分考慮投資成本，把不具投資價(jià)值和非核心業(yè)務(wù)進(jìn)行剝離，有學(xué)者研究表明EVA考核確實(shí)提升了企業(yè)價(jià)值，并且這種提升作用主要是通過抵制企業(yè)過度投資而影響的。加大核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域投資，合理規(guī)劃投資項(xiàng)目組合，有助于企業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)企業(yè)資源的優(yōu)化。

管道阻力過程可表示為

教育部印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》中提及要“立足國情建設(shè)在線開放課程和公共服務(wù)平臺，加強(qiáng)課程建設(shè)與公共服務(wù)平臺運(yùn)行監(jiān)管，推動(dòng)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合”。這些戰(zhàn)略目標(biāo)明確提出要建立終身學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)平臺。

式中

為管道集中阻力系數(shù)。

電池模型主要由PCS 環(huán)節(jié)和響應(yīng)延遲環(huán)節(jié)組成。由于內(nèi)部電流響應(yīng)時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)小于調(diào)頻研究的時(shí)間間隔，因此忽略換流器開關(guān)和內(nèi)部電流閉環(huán)控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，將PCS環(huán)節(jié)等效為一階慣性環(huán)節(jié)，該過程時(shí)間常數(shù)為

；響應(yīng)延遲環(huán)節(jié)表示電池儲能電源的響應(yīng)延遲，利用一階慣性環(huán)節(jié)描述，該過程時(shí)間常數(shù)為

T

。該過程可表示為

2.2 汽輪機(jī)模型

汽輪機(jī)運(yùn)行中，中壓調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，高壓調(diào)節(jié)閥開度由調(diào)速器指令控制。來自鍋爐的高溫高壓蒸汽經(jīng)過高中低壓缸做工，最終排入凝汽器冷卻。

根據(jù)國內(nèi)學(xué)者所提出的汽輪機(jī)理論模型，建立的仿真模型如圖3。針對高壓缸在調(diào)頻過程中容易出現(xiàn)的過調(diào)現(xiàn)象，提出自然過調(diào)系數(shù)λ以表征此現(xiàn)象

；圖中

、

、

分別代表高壓、再熱、低壓蒸汽容積時(shí)間常數(shù)；

、

、

為高中低壓缸的功率系數(shù)，表征各缸在汽輪機(jī)運(yùn)行中對輸出功率的貢獻(xiàn)度。

2.3 電力系統(tǒng)AGC模型

火電機(jī)組參與電力系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)電控制的模型采用典型的兩區(qū)域模型，控制方式為聯(lián)絡(luò)線功率頻率偏差控制(tie-line bias control，TBC-TBC)，此時(shí)ACE

=Δ

+

Δ

；ACE

=Δ

+

Δ

，其中

表示系統(tǒng)頻率偏差系數(shù)；Δ

為聯(lián)絡(luò)線功率交換誤差,可近似表示為

式中，

為飛輪最高、最低轉(zhuǎn)速；

為電池最高電能；

為電池已釋放電能。

2.2 兩組患者的血清鈣、磷水平比較 治療前，兩組患者的血鈣、血磷水平比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，治療后均有所改善，研究組顯著優(yōu)于手術(shù)組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見表2。

式中，

表示聯(lián)絡(luò)線同步系數(shù)；Δ

為非頻率敏感負(fù)荷變化量；

為負(fù)荷單位調(diào)節(jié)率；

為機(jī)組慣性常數(shù)之和

。建立的仿真模型如圖4，其中

為機(jī)組調(diào)差系數(shù)。部分仿真參數(shù)如表2。

3 仿真分析

在前文的基礎(chǔ)上，利用Matlab/Simulink 建立混合儲能輔助燃煤機(jī)組調(diào)頻的仿真模型。燃煤機(jī)組額定功率為

=600 MW，

=50 Hz。分別選取6 MW的飛輪與15 MW 的電池組成的混合儲能系統(tǒng)

和20 MW 電池輔助燃煤機(jī)組調(diào)頻，研究電化學(xué)儲能和混合儲能在外界擾動(dòng)下機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻的效果。模型中相關(guān)參數(shù)采用標(biāo)幺值。

在區(qū)域a 和區(qū)域b 分別加入幅度0.04 pu MW[pu 或p.u.(per unit)，可視其為無量綱，為標(biāo)幺值的單位，是相對單位制的一種，常用于電力系統(tǒng)分析和計(jì)算的數(shù)值標(biāo)記方法]和0.02 pu MW的負(fù)荷階躍擾動(dòng)，仿真結(jié)果如圖5。

式中，

表示機(jī)前壓力；

表示管道蓄熱系數(shù)；

表示進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽流量，可以表示為

=

，

為汽輪機(jī)主氣門開度信號。

記

(

)為

時(shí)刻混合儲能系統(tǒng)功率補(bǔ)償，

(

)＞0 表示系統(tǒng)放電，

(

)＜0 表示系統(tǒng)充電，飛輪和電化學(xué)的功率補(bǔ)償可表示為

從圖7可以看出，增加儲能系統(tǒng)同樣對維持主蒸汽壓力的穩(wěn)定有明顯的作用。在負(fù)荷擾動(dòng)后，電化學(xué)儲能與飛輪系統(tǒng)均可以減少鍋爐系統(tǒng)主蒸汽壓力變化量，同時(shí)加快主蒸汽壓力恢復(fù)至原穩(wěn)態(tài)值，相比于不耦合儲能系統(tǒng)，電化學(xué)儲能和飛輪儲能系統(tǒng)使主蒸汽壓力變化量的峰值由1.5×10

pu MPa分別減少至7×10

pu MPa，6×10

pu MPa，恢復(fù)穩(wěn)態(tài)時(shí)間也大大縮短。

深入研究發(fā)現(xiàn)，飛輪在長期充放中存在過充過放等情況，影響了系統(tǒng)靈活性，對此提出優(yōu)化方案。

4 負(fù)荷分配控制策略優(yōu)化

4.1 功率分配優(yōu)化

降低電廠在并網(wǎng)過程中受頻率波動(dòng)的影響，采用飛輪-電化學(xué)混合儲能系統(tǒng)以平抑目標(biāo)，為維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定，在調(diào)頻過程中盡可能調(diào)用混合儲能系統(tǒng)，并針對混合儲能系統(tǒng)中，兩種不同的儲能介質(zhì)的荷電狀態(tài)(state of charge，SOC)在充放電過程中需要兼顧的特點(diǎn)，采用模糊控制算法對不同儲能介質(zhì)的功率分配比例系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。其中SOC是以儲能容量為基準(zhǔn)的荷電狀態(tài)標(biāo)幺值(標(biāo)幺值＝某物理量的實(shí)際值/該物理量的基值)，飛輪與電化學(xué)儲能的荷電狀態(tài)為

圖6為DDR2控制器的框圖,圖中的4個(gè)模塊均為ddr2_top模塊的子模塊?？刂破鹘邮苡脩裘?將其解碼,然后生成對DDR2 SDRAM存儲器的讀取、寫入和刷新命令。數(shù)據(jù)通路模塊負(fù)責(zé)向存儲器發(fā)送數(shù)據(jù)并接收其發(fā)出的數(shù)據(jù)?；A(chǔ)架構(gòu)模塊會生成時(shí)鐘和復(fù)位信號,通過數(shù)字時(shí)鐘管理器(DCM)生成時(shí)鐘及其反相時(shí)鐘。所有DDR2存儲器接口的輸入輸出信號皆由輸入輸出緩沖系統(tǒng)產(chǎn)生。

發(fā)電機(jī)負(fù)荷模型可表示為：

在應(yīng)對電網(wǎng)波動(dòng)時(shí)，混合儲能系統(tǒng)補(bǔ)償要在飛輪和電化學(xué)之間進(jìn)行分配，為充分利用飛輪毫秒級響應(yīng)速度，做出如下分配規(guī)則：放電時(shí)，優(yōu)先考慮由飛輪放電，僅當(dāng)飛輪荷電狀態(tài)過低或電化學(xué)荷電狀態(tài)過高時(shí)，由電化學(xué)儲能優(yōu)先放電；充電時(shí)，優(yōu)先考慮由飛輪充電，僅當(dāng)飛輪荷電狀態(tài)過高或電化學(xué)荷電狀態(tài)過低時(shí)，由電化學(xué)儲能優(yōu)先充電。在分配過程中，由于精確的分配系數(shù)難以確定，模糊控制是良好的解決方案

。系統(tǒng)控制策略如圖8所示。

從圖6可以看出，燃機(jī)機(jī)組在調(diào)頻過程中汽輪機(jī)最大功率變化量可以達(dá)到0.067 pu MW，同時(shí)受擾動(dòng)的影響，汽輪機(jī)輸出功率在穩(wěn)定時(shí)要比擾動(dòng)前高出0.04 pu MW。在耦合電化學(xué)儲能和混合儲能后，汽輪機(jī)最大功率變化量分別為0.044 pu MW和0.013 pu MW，同時(shí)儲能系統(tǒng)承擔(dān)一部分增發(fā)功率，因此恢復(fù)穩(wěn)態(tài)后，汽輪機(jī)輸出功率維持在0.007 pu MW。

式中

(

)為

時(shí)刻混合儲能系統(tǒng)功率分配系數(shù)。

式中，

表示實(shí)際功率輸出；

表示理論功率需求。

當(dāng)混合儲能系統(tǒng)放電時(shí)，優(yōu)先考慮由飛輪進(jìn)行放電，僅當(dāng)飛輪荷電狀態(tài)過低或電化學(xué)荷電狀態(tài)過高時(shí)，由電化學(xué)儲能分配放電；當(dāng)混合儲能系統(tǒng)充電時(shí)，仍然優(yōu)先對飛輪進(jìn)行充電，僅當(dāng)飛輪荷電狀態(tài)過高或電化學(xué)荷電狀態(tài)過低時(shí)，對電化學(xué)儲能進(jìn)行分配充電。根據(jù)以上原則，指定充放電時(shí)的模糊控制規(guī)則如表3～4所示。

給定輸入輸出的隸屬度函數(shù)和模糊控制規(guī)則后，根據(jù)飛輪和電化學(xué)的荷電狀態(tài)計(jì)算得到功率分配系數(shù)的模糊值，還需進(jìn)行輸出解模糊化(defuzzifica-tion)。本工作采用面積中心法，控制量的精確值由下式給出

式中，

[

(

)]對應(yīng)

時(shí)刻

(

)的第

個(gè)隸屬度值；

[

(

)]對應(yīng)

時(shí)刻

(

)的第

個(gè)隸屬度值；

A

為對應(yīng)的輸出量。

飛輪初始電荷狀態(tài)設(shè)置為50%，設(shè)置其荷電狀態(tài)SOC

(

)的上限和下限分別為20%和85%；電化學(xué)初始荷電狀態(tài)設(shè)置為50%，為了避免深度充放對電化學(xué)的損害，設(shè)置其荷電狀態(tài)SOC

(

)的上限和下限分別為20%和80%。為驗(yàn)證控制可行性，在100 s時(shí)對區(qū)域a分別輸入±0.015 pu MW的階躍負(fù)荷擾動(dòng)，仿真結(jié)果如下，圖10 為SOC

(

)和SOC

(

)隨時(shí)間的變化曲線。

和才讓相識的那一天，我們依舊在茶館里歇腳，畫速寫和拍照片。一個(gè)二十來歲的藏族青年走近我們，他灰頭土臉，戴一頂黑紅相間的“公?！泵弊?，腰間別一根打狗棒，消瘦的臉仿佛只能用直線來畫，布滿血絲的眼睛里，淺咖啡色的眼珠透亮。他遞過來一張很破的紙條說：“你們認(rèn)識這個(gè)人嗎？”紙上模糊的字跡：“張偉，廣州美術(shù)學(xué)院工藝系……”后面幾個(gè)字讓人眼前一亮：好親切！我抬頭說：“不認(rèn)識，但可以幫你找，我們也是廣州美術(shù)學(xué)院的！”

充電過程中，飛輪在工作的正常區(qū)時(shí)優(yōu)先進(jìn)行充電，在此期間

(

)=1；在達(dá)到過充警戒區(qū)0.7 ＜SOC

(

)＜0.85時(shí)，

(

)值逐漸減小，電化學(xué)儲能開始充電，以此防止飛輪出現(xiàn)過充狀況。從圖10可以看出，在165 s時(shí)SOC

(

)= 0.7，飛輪達(dá)到過充警戒區(qū)，模糊控制能有效地減緩飛輪在此區(qū)間的充電速度，在連續(xù)充電的過程中防止了飛輪出現(xiàn)過充的狀況。放電過程中，仍然選擇飛輪在工作的正常區(qū)時(shí)優(yōu)先進(jìn)行放電，在此期間

(

)=1；在達(dá)到過放警戒區(qū)0.3 ＞SOC

(

)＞0.2 時(shí)，

(

)值逐漸減小，電化學(xué)開始放電，以此防止飛輪出現(xiàn)過放狀況。從圖10可以看出，165 s時(shí)SOC

(

)= 0.3，飛輪達(dá)到過放警戒區(qū)，模糊控制能有效地減緩飛輪在過放警戒區(qū)的放電速度，在連續(xù)放電的過程中防止了飛輪出現(xiàn)過放的狀況。

4.2 連續(xù)擾動(dòng)下的仿真分析

為了模擬系統(tǒng)的連續(xù)擾動(dòng)情況，在Matlab/Simulink 中利用信號疊加的方法生成隨機(jī)擾動(dòng)信號。該信號擾動(dòng)幅值范圍在[-0.045，0.04] pu MW內(nèi)，單向最大幅值為0.015 pu MW，擾動(dòng)信號如圖11。將此信號作為區(qū)域a的負(fù)荷變動(dòng)，加入仿真。

擾動(dòng)后結(jié)果如圖12，可以看出，在使用模糊控制負(fù)荷分配系統(tǒng)后，在630～1020 s期間，飛輪儲能裝置的SOC 達(dá)到飛輪系統(tǒng)的過充警戒區(qū)，飛輪充電速度減緩，甩出部分負(fù)荷由電化學(xué)儲能系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，對應(yīng)電化學(xué)儲能系統(tǒng)充電速度加快，從而實(shí)現(xiàn)對混合儲能功率分配系數(shù)優(yōu)化，使飛輪SOC 在連續(xù)充電的工況下有一定的調(diào)節(jié)能力又不會過度充電；在1700～2025 s期間，飛輪儲能裝置的SOC達(dá)到過放警戒區(qū)，這時(shí)飛輪放電速度減慢，甩出部分負(fù)荷調(diào)節(jié)由電化學(xué)儲能進(jìn)行調(diào)節(jié)，對應(yīng)此時(shí)圖12 中電化學(xué)放電速度加快，而飛輪在連續(xù)放電期間仍具有一定的調(diào)節(jié)能力又不會過度放電。

RFC接口技術(shù)的主要功能是遠(yuǎn)程操控。RFC技術(shù)是BAPI接口技術(shù)與IDoc接口技術(shù)的基礎(chǔ)，能利用RFC技術(shù)進(jìn)行通信的不僅有SAP系統(tǒng)，外部程序亦可以如此，也就是說它是一個(gè)雙向的接口技術(shù)。

圖13 為有無模糊控制的情況下，頻率變化量隨時(shí)間的變化。對比飛輪與電化學(xué)儲能的SOC，在750～980 s 期間，無模糊控制混合儲能系統(tǒng)的飛輪荷電狀態(tài)超過充電警戒區(qū)，該時(shí)刻下電化學(xué)儲能充電速度提升，而模糊控制下的飛輪系統(tǒng)還有一定的調(diào)節(jié)能力，對比該期間的頻率變化量，模糊控制能夠降低機(jī)組的頻率波動(dòng)；在1850～2050 s 期間，無模糊控制混合儲能系統(tǒng)的飛輪荷電狀態(tài)超過放電警戒區(qū)，該時(shí)刻下電化學(xué)儲能放電速度提升，而模糊控制下的飛輪系統(tǒng)還具備一定調(diào)節(jié)能力，在應(yīng)對持續(xù)放電狀況下，能夠降低系統(tǒng)頻率波動(dòng)。

課堂教學(xué)質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系也應(yīng)該分層、分類反映學(xué)校、專業(yè)、課程三個(gè)層面的基本情況。在設(shè)計(jì)課堂教學(xué)質(zhì)量預(yù)警指標(biāo)體系時(shí)，要充分考慮后期的數(shù)據(jù)分析，上一級的預(yù)警需求和目標(biāo)決定了下一級預(yù)警要素的細(xì)分和關(guān)聯(lián)，下一級的數(shù)據(jù)采集又影響著上一級數(shù)據(jù)狀態(tài)的呈現(xiàn)。所以只有分層遞階考慮課堂教學(xué)預(yù)警指標(biāo)設(shè)計(jì)，預(yù)警才能做到精確、及時(shí)、全面。

可以看出，在過充過放區(qū)，模糊控制能有效降低頻率的變化。在過充區(qū)750～1000 s時(shí)，頻率變化量標(biāo)注差由4.41×10

pu Hz降低至4.19×10

pu Hz；在過放區(qū)1850～2050 s 時(shí)，頻率變化量標(biāo)準(zhǔn)差由5.74×10

pu Hz 降低至5.48×10

pu Hz。在所研究的時(shí)間內(nèi)，模糊控制能夠?qū)β史峙湎禂?shù)進(jìn)行優(yōu)化，避免了在連續(xù)充放過程中飛輪系統(tǒng)頻繁過充過放，也使電化學(xué)儲能合理地參與到調(diào)節(jié)過程中，并提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

圖14 為有無模糊控制下，輸出功率變化量隨時(shí)間的變化。750～980 s 期間，無模糊控制混合儲能系統(tǒng)的飛輪荷電狀態(tài)達(dá)到充電警戒區(qū)，該時(shí)刻下電化學(xué)儲能充電速度提升，飛輪減少充電速度以保持功率性，在后續(xù)的持續(xù)充電過程中，模糊控制下的飛輪系統(tǒng)還有一定調(diào)節(jié)能力，對比該期間的輸出功率變化量，模糊控制能夠降低機(jī)組的輸出功率的波動(dòng)；在1850～2050 s 期間，無模糊控制混合儲能系統(tǒng)的飛輪荷電狀態(tài)超過放電警戒區(qū)，失去放電調(diào)節(jié)能力，而電化學(xué)儲能放電速度提升，而模糊控制下的飛輪系統(tǒng)還具備一定調(diào)節(jié)能力，在應(yīng)對持續(xù)放電狀況下，能夠有效調(diào)節(jié)輸出功率的波動(dòng)。

圖15 為有無模糊控制下，主蒸汽壓力隨時(shí)間的變化。在750～980 s 期間儲能系統(tǒng)達(dá)到過充警戒區(qū)，由于模糊控制的功率分配優(yōu)化，會先降低飛輪儲能充電速度以保留一定的調(diào)節(jié)能力，而無模糊控制下的混合儲能系統(tǒng)在達(dá)到過充區(qū)后飛輪儲能系統(tǒng)失去調(diào)節(jié)能力，對比該時(shí)刻內(nèi)的主蒸汽壓力，模糊控制能夠?qū)χ髡羝麎毫M(jìn)行一定調(diào)節(jié)；在1850～2050 s期間儲能系統(tǒng)達(dá)到過放警戒區(qū)，無模糊控制的混合儲能系統(tǒng)會優(yōu)先完全利用飛輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，但很快由于飛輪達(dá)到過放區(qū)失去調(diào)節(jié)能力，在持續(xù)的放電情況下不利于系統(tǒng)穩(wěn)定，而模糊控制很好地保持了飛輪儲能的功率性特點(diǎn)，能夠持續(xù)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

綜合圖12～15，在系統(tǒng)達(dá)到過充警戒區(qū)及過放境界區(qū)時(shí)，模糊控制開始優(yōu)化儲能系統(tǒng)的功率分配系數(shù)，優(yōu)化初期降低了飛輪儲能的充/放電功率，但保證了飛輪儲能在隨后的連續(xù)充/放電過程中，仍留有一定的對負(fù)荷變動(dòng)的調(diào)節(jié)能力，避免系統(tǒng)波動(dòng)出現(xiàn)較大峰值。對比有無模糊控制優(yōu)化的系統(tǒng)，模糊控制在優(yōu)化處理功率分配系數(shù)后，使波動(dòng)中出現(xiàn)的連續(xù)大峰值波動(dòng)，化解為數(shù)個(gè)小波動(dòng)，充分利用了飛輪儲能的功率性特點(diǎn)，維持了系統(tǒng)的穩(wěn)定。具體情況下系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)差如表5。

5 結(jié) 論

本工作綜合考慮了飛輪和電化學(xué)儲能各自的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)兩者優(yōu)勢互補(bǔ)，建立了基于Matlab/Simu-link 的燃煤機(jī)組含混合儲能系統(tǒng)的兩區(qū)域電廠模型，并利用模糊控制邏輯對混合儲能系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。

（1）混合儲能系統(tǒng)具有高功率密度、較高能量密度和快速跟蹤負(fù)荷能力的特點(diǎn)，可以減少調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間，極大地提高調(diào)頻質(zhì)量。當(dāng)外界符合階躍擾動(dòng)為12 MW 時(shí)，混合儲能系統(tǒng)可以將電網(wǎng)頻率變化峰值減少至原機(jī)組的41%，汽輪機(jī)輸出功率變化峰值減少至原機(jī)組的1/5，主蒸汽壓力變化量峰值減少至原機(jī)組的4%，有效降低了電力系統(tǒng)頻率與汽輪機(jī)輸出功率的波動(dòng)以及保持主蒸汽壓力的穩(wěn)定，保障機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

目前，中國正處在高速城鎮(zhèn)化的進(jìn)程中，成千上萬的農(nóng)民因城鎮(zhèn)化失去了土地而成為失地農(nóng)民。據(jù)估計(jì)，到2020年，我國失地農(nóng)民預(yù)計(jì)將超過1個(gè)億。［1］對于這部分人而言，盡管在土地被征用的過程中會獲得一定額度的安置補(bǔ)償款，但是“僅僅依靠安置補(bǔ)償款無法保障失地農(nóng)民的可持續(xù)生計(jì)”［2］。要解決長遠(yuǎn)生計(jì)，對于那些尚在勞動(dòng)年齡段的失地農(nóng)民而言，最好要能以非農(nóng)就業(yè)方式重新就業(yè)。

（2）利用基于荷電狀態(tài)的模糊控制系統(tǒng)對混合儲能系統(tǒng)中功率分配系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明，模糊控制能夠保持儲能系統(tǒng)良好的功率性特點(diǎn)，避免了連續(xù)充放電情況下出現(xiàn)大峰值波動(dòng)，有效降低了系統(tǒng)波動(dòng)過程中的標(biāo)準(zhǔn)差。模糊控制極大地提高了飛輪儲能的利用率，同時(shí)也減少了系統(tǒng)對飛輪儲能的容量要求。

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