計(jì)及儲(chǔ)能調(diào)節(jié)的時(shí)滯互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率控制

“雙碳”目標(biāo)下，新能源發(fā)電接入跨區(qū)域電網(wǎng)的比例逐年增加，但是由于新能源發(fā)電的隨機(jī)性和間歇性，如何有效保證電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定成了一大問題.頻率作為衡量電能質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，其穩(wěn)定性已經(jīng)成為電網(wǎng)運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)要求.

為了有效解決功率波動(dòng)產(chǎn)生的頻率偏差過大問題，提高互聯(lián)電力系統(tǒng)中可調(diào)發(fā)電單元的調(diào)頻能力，負(fù)荷頻率控制技術(shù)被廣泛應(yīng)用于互聯(lián)電網(wǎng).現(xiàn)代電力系統(tǒng)通常由多個(gè)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)組成，電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大會(huì)使信號(hào)在傳輸過程中存在各種時(shí)滯問題，時(shí)滯的存在會(huì)使負(fù)荷頻率控制器不能及時(shí)地接收信號(hào)和發(fā)出各種控制指令，從而無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的頻率調(diào)控目標(biāo)，甚至還會(huì)影響電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定.因此，在研究電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制的過程中考慮延時(shí)的影響對(duì)于提升電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定有重要作用.

國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)時(shí)滯電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率控制進(jìn)行了大量研究.文獻(xiàn)[8]綜合考慮時(shí)滯靈敏度指標(biāo)和系統(tǒng)阻尼，通過多目標(biāo)優(yōu)化算法求解廣域電力系統(tǒng)穩(wěn)定器參數(shù)，有效抑制系統(tǒng)區(qū)域間的低頻振蕩.文獻(xiàn)[9]通過構(gòu)造含時(shí)滯依賴矩陣的李雅普諾夫泛函實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)滯電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析.文獻(xiàn)[10]針對(duì)交直流混聯(lián)系統(tǒng)提出了直流附加頻率控制和自動(dòng)發(fā)電控制的協(xié)調(diào)策略，克服了時(shí)滯和參數(shù)不確定的影響.文獻(xiàn)[11]提出了在時(shí)滯條件下利用電動(dòng)汽車和電熱泵協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)頻率的策略，但是電動(dòng)汽車和電熱泵的調(diào)頻性能會(huì)受到用戶使用習(xí)慣的影響.文獻(xiàn)[12]將基于滑模算法的新型無模型控制器應(yīng)用于含電動(dòng)汽車的時(shí)滯孤島微電網(wǎng)的二次調(diào)頻中，但是并沒有考慮互聯(lián)電網(wǎng).文獻(xiàn)[13]雖然針對(duì)時(shí)滯互聯(lián)電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定設(shè)計(jì)了基于滑模算法的負(fù)荷頻率控制器，但是滑?？刂平Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用.比例積分微分(PID)控制由于設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工程應(yīng)用方便而常被用來設(shè)計(jì)負(fù)荷頻率控制器.但是PID控制算法需要應(yīng)用在系統(tǒng)穩(wěn)定工作點(diǎn)附近才能發(fā)揮出不錯(cuò)的控制效果，新能源的接入以及通信延遲的存在使得電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)變化較大，如果不及時(shí)調(diào)整PID的控制參數(shù)，將會(huì)出現(xiàn)頻率控制效果一般、影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等問題.

此外，新能源的大規(guī)模接入使電力系統(tǒng)逐漸向低阻尼、低慣量方向發(fā)展，系統(tǒng)的調(diào)頻能力有所減弱，而且傳統(tǒng)火力發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)速度具有一定滯后性，對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定產(chǎn)生影響.儲(chǔ)能裝置因響應(yīng)速度快、可雙向調(diào)節(jié)、布局靈活等優(yōu)點(diǎn)可以有效彌補(bǔ)火電機(jī)組調(diào)頻性能的不足，因此可配置儲(chǔ)能裝置為電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整提供功率支撐.文獻(xiàn)[18]針對(duì)高風(fēng)電滲透率下電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)問題，提出基于動(dòng)態(tài)任務(wù)系數(shù)的儲(chǔ)能輔助風(fēng)電參與一次調(diào)頻的控制策略，但是在高風(fēng)電比例的電力系統(tǒng)中，僅依靠?jī)?chǔ)能調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，會(huì)增加儲(chǔ)能所需的容量.文獻(xiàn)[19]提出按照儲(chǔ)能的容量，與火電機(jī)組按比例共同承擔(dān)系統(tǒng)的頻率調(diào)整任務(wù)，但是沒有考慮儲(chǔ)能參與調(diào)頻的過程中容量的動(dòng)態(tài)變化情況.對(duì)于儲(chǔ)能裝置的控制，文獻(xiàn)[20]提出將區(qū)域控制偏差及其變化率作為模糊控制器的輸入量，采用模糊算法控制儲(chǔ)能參與輔助調(diào)頻，但是模糊規(guī)則的制定復(fù)雜且需要一定經(jīng)驗(yàn).分?jǐn)?shù)階理論和傳統(tǒng)PID控制器的結(jié)合使傳統(tǒng)PID控制器具有更好的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性.文獻(xiàn)[21]利用分?jǐn)?shù)階PID控制有效抑制了永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)的位置擾動(dòng).文獻(xiàn)[22]通過分?jǐn)?shù)階PID算法有效提高了列車的速度控制性能，滿足了運(yùn)行控制系統(tǒng)的控制精度和魯棒性要求.

本文基于含風(fēng)電、汽輪發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置的時(shí)滯兩區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)模型，提出了計(jì)及儲(chǔ)能調(diào)節(jié)的時(shí)滯互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率控制策略.汽輪發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置分別承擔(dān)區(qū)域控制偏差(ACE)不同區(qū)間的調(diào)頻任務(wù).為了提高汽輪發(fā)電機(jī)的調(diào)頻性能，在考慮通信延時(shí)的情況下，以系統(tǒng)的頻率偏差為目標(biāo)函數(shù)，通過改進(jìn)粒子群算法優(yōu)化PID負(fù)荷控制器的比例、積分、微分參數(shù)，用于控制汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)行.利用儲(chǔ)能裝置參與系統(tǒng)的輔助調(diào)頻，通過分?jǐn)?shù)階PID控制器對(duì)儲(chǔ)能裝置的輸出功率進(jìn)行控制，平衡源荷間的功率波動(dòng)，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的頻率.最后在MATLAB/Simulink平臺(tái)上驗(yàn)證了所提協(xié)調(diào)控制策略的有效性.

1 系統(tǒng)模型的建立

以計(jì)及時(shí)滯的兩區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)模型為例進(jìn)行研究，其中包含汽輪發(fā)電機(jī)和風(fēng)機(jī)等單元，并在兩個(gè)區(qū)域中分別配置了儲(chǔ)能裝置，不同區(qū)域間可通過聯(lián)絡(luò)線實(shí)現(xiàn)功率交互，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖1所示.

1.1 儲(chǔ)能裝置模型

儲(chǔ)能裝置可以通過其變換器實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)功率的雙向調(diào)節(jié)，保證電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)功率平衡，在參與電網(wǎng)的輔助調(diào)頻時(shí)，跟蹤控制信號(hào)進(jìn)行充放電的過程需要一定的響應(yīng)時(shí)間.為了便于分析，同時(shí)考慮到儲(chǔ)能系統(tǒng)的靜態(tài)特性，引入時(shí)滯環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能裝置的等效模型可以用一階慣性環(huán)節(jié)表示，設(shè)儲(chǔ)能裝置域的傳遞函數(shù)為

(1)

式中：為儲(chǔ)能裝置的時(shí)間常數(shù).

近些年來，玉米種植區(qū)玉米粗縮病發(fā)病面積一直上升，危害逐年加重，成為玉米生產(chǎn)的主要病害之一。通過近些年對(duì)玉米粗縮病發(fā)生的影響因素做了分析，了解了玉米粗縮病的發(fā)生原因，并找到了防治該病的有效措施。

1.2 風(fēng)機(jī)模型

朋友琳暑假在一個(gè)夏令營(yíng)兼職，學(xué)員都是十歲左右的孩子，營(yíng)地心理老師和孩子們?cè)_了一個(gè)小型座談會(huì)，主題是你認(rèn)為什么是最好的家庭教育。

(2)

式中：為調(diào)速器的時(shí)間常數(shù)；為汽輪機(jī)的時(shí)間常數(shù).

(3)

由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)與風(fēng)力渦輪機(jī)相連時(shí)風(fēng)機(jī)的慣性遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)，所以忽略發(fā)電機(jī)的暫態(tài)過程，風(fēng)電的輸出功率可表示為

(4)

式中：為相電壓；?=(-)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，ω為風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)子的角速度，為同步角速度；為轉(zhuǎn)子電阻；為定子電阻；為定子電抗；為轉(zhuǎn)子電抗.

1.3 汽輪發(fā)電機(jī)模型

為了充分發(fā)揮儲(chǔ)能裝置的輔助調(diào)頻性能，采用分?jǐn)?shù)階PID控制器輸出儲(chǔ)能裝置的功率參考信號(hào)，通過其對(duì)儲(chǔ)能裝置變換器的控制，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置按調(diào)頻要求輸出有功功率.不同于傳統(tǒng)PID控制，分?jǐn)?shù)階PID控制器本質(zhì)是具有額外自由度的非整數(shù)積分微分，可以比傳統(tǒng)PID控制器獲得更優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能和魯棒性.分?jǐn)?shù)階PID的傳遞函數(shù)為

(5)

(6)

式中：為空氣密度；為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片半徑；(,)為風(fēng)能利用系數(shù), 是葉尖速比和俯仰角的函數(shù)；為風(fēng)速.其中，(,)可以表示為

論文針對(duì)“機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)”課程多媒體教學(xué)資源的建設(shè)進(jìn)行研究，總結(jié)和歸納了本課程在實(shí)際教學(xué)過程中的多媒體教學(xué)資源制作軟件和方法。通過改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)資源，旨在增強(qiáng)教學(xué)的靈活性和生動(dòng)性，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，讓學(xué)生更為直觀地理解和掌握課程知識(shí)點(diǎn)。

1.4 含風(fēng)儲(chǔ)互聯(lián)電力系統(tǒng)的負(fù)荷頻率控制模型

電力系統(tǒng)具有高度的非線性特征，但在穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的擾動(dòng)很小，因此可以在穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)附近對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行線性化處理.以計(jì)及時(shí)滯的兩區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)負(fù)荷頻率控制(LFC)模型為例進(jìn)行研究，兩區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)中區(qū)域的數(shù)學(xué)模型如圖2所示.圖中：為系統(tǒng)頻率偏差系數(shù)；為機(jī)組的調(diào)差系數(shù)；Δg為風(fēng)電的功率輸出變化量；ΔL為系統(tǒng)的負(fù)荷變化量；Δ為L(zhǎng)FC控制器的輸出信號(hào)；g為調(diào)速器的時(shí)間常數(shù)；t為汽輪機(jī)的時(shí)間常數(shù)；B為儲(chǔ)能裝置的時(shí)間常數(shù)；Δt為汽輪發(fā)電機(jī)的輸出功率變化量；p為電力系統(tǒng)增益系數(shù)；p為電力系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)；Δ和Δ分別為區(qū)域和的頻率偏差，=1, 2，=1, 2且≠；Δ為儲(chǔ)能裝置的功率參考信號(hào)；ΔB為儲(chǔ)能裝置的功率輸出；Δ為聯(lián)絡(luò)線功率偏差；為系統(tǒng)延遲時(shí)間； Δ為區(qū)域控制偏差信號(hào)的變化量；為兩區(qū)域間的聯(lián)絡(luò)線功率系數(shù).區(qū)域中功率和頻率的關(guān)系為

(3)對(duì)鋼軌進(jìn)行打磨。波磨出現(xiàn)后，會(huì)反過來激化和加劇輪對(duì)黏滑振動(dòng)，促進(jìn)波磨進(jìn)一步發(fā)展，波深越大則波磨發(fā)展越快，構(gòu)成惡性循環(huán)。鋼軌打磨中斷了這種惡性循環(huán)的發(fā)展過程，減緩了波磨發(fā)展速率。

Δg-ΔL+Δ)

(7)

區(qū)域控制偏差信號(hào)的變化量為

Δ=Δ+Δ

(8)

2 頻率控制策略

由于汽輪發(fā)電機(jī)響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度的限制，當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，若單獨(dú)使用汽輪發(fā)電機(jī)參與調(diào)頻，難以達(dá)到預(yù)期的頻率調(diào)整效果，所以可利用儲(chǔ)能裝置協(xié)助汽輪發(fā)電機(jī)參與系統(tǒng)的輔助調(diào)頻.為了更好地發(fā)揮兩者的調(diào)頻性能，本文根據(jù)系統(tǒng)的調(diào)頻要求對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置的調(diào)頻任務(wù)進(jìn)行分工.根據(jù)ACE的變化范圍劃分汽輪發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置的工作區(qū)間，定義為儲(chǔ)能裝置協(xié)助汽輪發(fā)電機(jī)參與輔助調(diào)頻時(shí)ACE的參考值，當(dāng)|Δ|≤時(shí)，系統(tǒng)的區(qū)域控制偏差變化較小，此時(shí)，僅由汽輪發(fā)電機(jī)承擔(dān)系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)；當(dāng)|Δ|>時(shí)，系統(tǒng)的區(qū)域控制偏差變化較大，此時(shí)將儲(chǔ)能裝置接入系統(tǒng)，輔助汽輪發(fā)電機(jī)共同參與頻率調(diào)整.具體分工過程如圖3所示.

2.1 基于改進(jìn)粒子群算法優(yōu)化的負(fù)荷頻率控制器設(shè)計(jì)

汽輪發(fā)電機(jī)的二次調(diào)頻通常由傳統(tǒng)PID控制器根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，為了在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，及時(shí)調(diào)整負(fù)荷頻率控制器的參數(shù)，克服手動(dòng)調(diào)節(jié)參數(shù)的不確定性以及降低負(fù)荷頻率控制器設(shè)計(jì)的復(fù)雜性.本文通過改進(jìn)的粒子群算法優(yōu)化PID負(fù)荷頻率控制器的比例()、積分()及微分()系數(shù)，使系統(tǒng)始終工作在穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，從而滿足頻率穩(wěn)定的要求.所設(shè)計(jì)的基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化的負(fù)荷頻率控制器如圖4所示.

第一，科技法律直接促進(jìn)科技的發(fā)展。從世界范圍來看，為了促進(jìn)本國(guó)的科技發(fā)展，各國(guó)均會(huì)制定科技方面的法律，直接保障科技的發(fā)展。以美國(guó)為例，美國(guó)特別關(guān)注科技法律的制定和完善，并通過科技法律促進(jìn)了本國(guó)科學(xué)技術(shù)發(fā)展。

時(shí)滯情況下以減小系統(tǒng)的頻率偏差為優(yōu)化目標(biāo)，將、、作為粒子的3個(gè)維度，粒子在第+1次迭代時(shí)速度和位置按下式進(jìn)行更新：

(9)

在MATLAB/Simulink平臺(tái)上建立含儲(chǔ)能裝置、風(fēng)機(jī)并計(jì)及延時(shí)的兩區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)模型，兩區(qū)域互聯(lián)電力系統(tǒng)的仿真參數(shù)選取如表1所示.

為防止粒子群在迭代過程中陷入局部最優(yōu)解，本文對(duì)基本粒子群的慣性權(quán)重、個(gè)體學(xué)習(xí)因子1和群體學(xué)習(xí)因子2進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整在粒子群搜索的初期階段，希望待優(yōu)化的參數(shù)、、有較強(qiáng)的自我學(xué)習(xí)能力進(jìn)行大范圍的全局搜索，因此希望和1的值較大而2的值較小隨著迭代次數(shù)的增加，為了提高算法的搜索精度，希望和1的值較小而2的值較大，使粒子群向全局最優(yōu)方向搜索因此，將和1設(shè)置為隨迭代次數(shù)遞減的函數(shù)，而將2設(shè)置為隨迭代次數(shù)遞增的函數(shù)：

網(wǎng)格狀帶齒加筋砂墊層界面特性的細(xì)觀機(jī)理分析···············張 駿 林永亮 (1,118)

(10)

式中：為最大迭代次數(shù)；和分別為慣性權(quán)重的最大值和最小值.

經(jīng)過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)外筒模型數(shù)值模擬結(jié)果比整體模型的數(shù)值模擬結(jié)果稍大，這是由于單獨(dú)外筒模型荷載加載方式、荷載數(shù)據(jù)大小和模型處理采用了簡(jiǎn)化的處理方法，故而采用該結(jié)果計(jì)算煙囪結(jié)構(gòu)會(huì)更加趨于安全。

為了在時(shí)滯條件下獲得最佳的負(fù)荷頻率控制性能，選擇目標(biāo)函數(shù)為

(11)

s.t. 001≤≤025

采用與上述相同的步驟可以從圖6中得到公式（6）。圖中存在兩條從SeiSf0到De0Dfi的不相交雙向因果路徑，因此該模型是可逆的，由此可得：

010≤≤150

001≤≤020

在唐朝以前的東南海上通道——海上絲綢之路，就已經(jīng)存在并有一定的發(fā)展。自中唐以來，由于中國(guó)經(jīng)濟(jì)重心向南方轉(zhuǎn)移，加上造船技術(shù)水平的提高和新航線的不斷開辟，這條海上絲綢之路開始繁榮起來，并逐漸替代了陸上絲綢之路的地位，成為中國(guó)開展對(duì)外商貿(mào)交往和人員往來的最重要通道。根據(jù)史料記載和考古發(fā)現(xiàn)，從宋朝開始，一直到清代，都有中國(guó)錢幣通過這條通道持續(xù)流向東亞的日本和朝鮮，東南亞的越南、柬埔寨、泰國(guó)、新加坡、印度尼西亞、文萊等地。

根據(jù)式(11)所構(gòu)造的目標(biāo)函數(shù)，利用改進(jìn)粒子群算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化以獲得最優(yōu)的控制器參數(shù)值.具體優(yōu)化步驟如下：首先根據(jù)系統(tǒng)的延遲時(shí)間初始化系統(tǒng)參數(shù)，并生成滿足式(11)中約束條件的隨機(jī)數(shù)；接著將滿足條件的隨機(jī)數(shù)代入到目標(biāo)函數(shù)中，通過不斷迭代尋找滿足要求的最優(yōu)值.

通過3個(gè)案例驗(yàn)證所提頻率協(xié)調(diào)控制策略的有效性：案例1分析了不同時(shí)滯對(duì)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的影響；案例2驗(yàn)證了不同時(shí)滯條件下，本文所設(shè)計(jì)的改進(jìn)粒子群優(yōu)化PID(MPSO-PID)負(fù)荷頻率控制器的頻率穩(wěn)定效果，將所設(shè)計(jì)的MPSO-PID負(fù)荷頻率控制器分別與傳統(tǒng)PID、模糊PID和粒子群優(yōu)化PID(PSO-PID)負(fù)荷頻率控制器進(jìn)行對(duì)比；在案例3中對(duì)本文所設(shè)計(jì)的儲(chǔ)能裝置參與系統(tǒng)調(diào)頻的方案進(jìn)行了驗(yàn)證.最后，在案例4中將本文所提頻率控制方式與兩種不同頻率控制方式進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了所提頻率控制方式的效果.其中，方式1為儲(chǔ)能和汽輪發(fā)電機(jī)按比例響應(yīng)ACE信號(hào)的頻率控制方式；方式2為MPSO-PID控制汽輪發(fā)電機(jī)的同時(shí)，由傳統(tǒng)PID控制儲(chǔ)能的頻率控制方式.

2.2 儲(chǔ)能裝置的分?jǐn)?shù)階PID控制

本文所采用的汽輪發(fā)電機(jī)主要包括調(diào)速器和汽輪機(jī)兩部分，其中調(diào)速器通過控制汽門的開度進(jìn)而控制汽輪機(jī)的輸出功率，調(diào)速器和汽輪機(jī)的傳遞函數(shù)分別為

(12)

式中：和分別為控制器積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的系數(shù).根據(jù)ACE的變化，分?jǐn)?shù)階PID控制儲(chǔ)能裝置參與輔助調(diào)頻的框圖如圖5所示.圖中，()為區(qū)域控制偏差信號(hào)在域下的控制器輸入量，ACE信號(hào)經(jīng)過分?jǐn)?shù)階PID控制器轉(zhuǎn)換為儲(chǔ)能裝置的功率參考信號(hào)Δ，通過對(duì)儲(chǔ)能裝置輸出功率的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)頻率的優(yōu)化.

對(duì)于分?jǐn)?shù)階類非線性系統(tǒng)，為了在實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)分?jǐn)?shù)階行為，需要采用整數(shù)階控制方法，一般通過近似離散化方法實(shí)現(xiàn).常用的擬合方法為Oustaloup方法.Oustaloup分?jǐn)?shù)階算子的實(shí)現(xiàn)方法是使用零極點(diǎn)傳遞函數(shù)在頻域中逼近分?jǐn)?shù)階算子.在擬合頻段[,]內(nèi)，以下公式提供了極點(diǎn)和零點(diǎn)的分布：

風(fēng)能的特點(diǎn)是隨天氣的變化而變化，根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，風(fēng)力渦輪機(jī)捕獲的風(fēng)能與風(fēng)速的3次方成正比，其輸出的機(jī)械功率可以表示為

(13)

(14)

(15)

(16)

3 仿真驗(yàn)證

式中：()、()和分別為第次迭代時(shí)粒子的速度、位置以及慣性權(quán)重；1和2分別為第次迭代時(shí)的個(gè)體學(xué)習(xí)因子和群體學(xué)習(xí)因子；和分別為區(qū)間[0, 1]上均勻分布的隨機(jī)數(shù)；()和()分別為第次迭代時(shí)的個(gè)體最優(yōu)值和群體最優(yōu)值.

我國(guó)社會(huì)主義和諧社會(huì)建設(shè)的偉大實(shí)踐，既向思想政治教育學(xué)科建設(shè)與發(fā)展提出要求，也為高校思想政治教育學(xué)科建設(shè)與發(fā)展提供了基礎(chǔ)。要有效解決當(dāng)前高校思想政治教育所面臨的重大理論與實(shí)際問題，提高師生思想政治教育水平，發(fā)揮思想政治教育在科教興國(guó)、人才強(qiáng)國(guó)中的作用，必須加強(qiáng)思想政治教育學(xué)科建設(shè)的創(chuàng)新。高校思想政治教育學(xué)科建設(shè)的主要目標(biāo)是通過建立和發(fā)展思想政治教育學(xué)科，科學(xué)揭示思想政治教育實(shí)踐的本質(zhì)和基本規(guī)律，用正確理論指導(dǎo)思想政治教育的實(shí)踐。其要解決的核心問題是實(shí)現(xiàn)思想政治教育由實(shí)踐形態(tài)向理論形態(tài)、由經(jīng)驗(yàn)形態(tài)向?qū)W科形態(tài)、由學(xué)科形態(tài)向科學(xué)形態(tài)的轉(zhuǎn)變。

3.1 案例1

為驗(yàn)證時(shí)滯對(duì)系統(tǒng)的影響，僅考慮汽輪發(fā)電機(jī)參與系統(tǒng)的頻率調(diào)整，并采用傳統(tǒng)的PID控制方式，以分析不同延遲時(shí)間對(duì)電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的影響.假設(shè)系統(tǒng)在時(shí)間=10 s時(shí)發(fā)生標(biāo)幺值(p.u.)為0.1的階躍擾動(dòng)，延遲時(shí)間=0.2，0.35，0.5 s時(shí)各區(qū)域的頻率偏差如圖6所示.

仿真結(jié)果表明，在同樣的控制參數(shù)下，當(dāng)=0.2 s時(shí)，系統(tǒng)頻率大約經(jīng)過25 s可以恢復(fù)穩(wěn)定；當(dāng)增加到0.35 s時(shí)，系統(tǒng)頻率大約經(jīng)過35 s可以達(dá)到穩(wěn)定；而=0.5 s時(shí)，系統(tǒng)頻率恢復(fù)穩(wěn)定所需要的時(shí)間將近90 s.通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)的延遲時(shí)間越長(zhǎng)，則系統(tǒng)的頻率偏差越大，且恢復(fù)頻率穩(wěn)定所需的時(shí)間也更長(zhǎng).時(shí)滯不僅會(huì)影響系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定，而且較長(zhǎng)的時(shí)滯甚至?xí)茐南到y(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，如果不及時(shí)調(diào)整負(fù)荷頻率控制器的參數(shù)，將會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.

綜上所述，在治療盆腔炎的時(shí)候利用左氧氟沙星和物理方法聯(lián)合治療可以有效的提高臨床治療效果，改善患者的血液循環(huán)，促進(jìn)患者身體恢復(fù)。

3.2 案例2

本案例驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的MPSO-PID負(fù)荷頻率控制器在系統(tǒng)時(shí)滯情況下的頻率控制效果.在僅考慮汽輪發(fā)電機(jī)參與調(diào)頻的情況下，假定區(qū)域1和區(qū)域2在=10 s時(shí)受到標(biāo)幺值為0.1的階躍擾動(dòng)，對(duì)比了分別為0.2、0.5 s時(shí)不同負(fù)荷頻率控制器的調(diào)頻效果，仿真結(jié)果如圖7、8所示.

從圖7、8中的仿真結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，本文所提MPSO-PID負(fù)荷頻率控制器大約經(jīng)過15 s便可恢復(fù)系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定，相比于模糊PID負(fù)荷頻率控制器和傳統(tǒng)PID負(fù)荷頻率控制器，所提MPSO-PID控制系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定所需的時(shí)間更短.=0.5 s時(shí)，所設(shè)計(jì)的改進(jìn)粒子群優(yōu)化PID負(fù)荷頻率控制器恢復(fù)頻率穩(wěn)定所需的時(shí)間僅為15 s，而傳統(tǒng)PID控制下頻率恢復(fù)穩(wěn)定所需的時(shí)間為90 s.另外，本文設(shè)計(jì)的MPSO-PID和PSO-PID相比，其系統(tǒng)頻率穩(wěn)定效果也有所改善，由此說明本文所提出的改進(jìn)粒子群算法的有效性.通過圖7和8的對(duì)比可以清楚地得出結(jié)論：基于改進(jìn)粒子群優(yōu)化的PID的負(fù)荷頻率控制器可以在時(shí)滯條件下有效發(fā)揮汽輪發(fā)電機(jī)的調(diào)頻性能，減小系統(tǒng)的頻率偏差，并使系統(tǒng)的頻率快速恢復(fù)穩(wěn)定.

3.3 案例3

為驗(yàn)證儲(chǔ)能參與輔助調(diào)頻的必要性，在本案例中對(duì)比MPSO-PID負(fù)荷頻率控制方法在系統(tǒng)有、無儲(chǔ)能情況下的頻率偏差情況.其中，區(qū)域1受到隨機(jī)負(fù)荷擾動(dòng)和風(fēng)電功率波動(dòng)的影響，區(qū)域2則受到連續(xù)階躍擾動(dòng)的影響，分別為0.2和0.5 s時(shí)有、無儲(chǔ)能參與輔助調(diào)頻時(shí)的仿真結(jié)果如圖9、10所示.

當(dāng)=0.2 s時(shí)，儲(chǔ)能參與輔助調(diào)頻的系統(tǒng)，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.081和0.053 Hz；而儲(chǔ)能未參加輔助調(diào)頻的系統(tǒng)，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.166和0.099 Hz.通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，相比于儲(chǔ)能未參加輔助調(diào)頻的系統(tǒng)，儲(chǔ)能參加輔助調(diào)頻的系統(tǒng)頻率偏差減小了約50%.=0.5 s時(shí)，儲(chǔ)能參與輔助調(diào)頻的系統(tǒng)，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.088以及 0.05 Hz；而儲(chǔ)能未參加輔助調(diào)頻的系統(tǒng)，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.196和0.12 Hz.整體對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能裝置可以通過改變其功率輸出，平滑源荷間的功率不平衡，使系統(tǒng)頻率偏差減小，因此儲(chǔ)能系統(tǒng)參與輔助調(diào)頻有利于系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定.

3.4 案例4

為了驗(yàn)證在有儲(chǔ)能參與調(diào)頻的情況下，所提頻率控制方式的頻率調(diào)整效果，將所提頻率控制方式分別與頻率控制方式1、2進(jìn)行對(duì)比.假設(shè)區(qū)域1受到隨機(jī)負(fù)荷擾動(dòng)和風(fēng)電功率波動(dòng)的影響，區(qū)域2受到連續(xù)階躍擾動(dòng)的影響，不同延遲時(shí)間下3種頻率控制方式的仿真結(jié)果如圖11、12所示.

圖11和圖12分別對(duì)比了為0.2 s和0.5+0.2 sin時(shí)不同控制方式下的頻率偏差情況.=0.2 s時(shí)，本文頻率控制方式下區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.081和0.053 Hz；頻率控制方式1下，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.16 和0.11 Hz；頻率控制方式2下，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.167和0.095 Hz.當(dāng)=0.5+0.2sin時(shí)，本文的頻率控制方式下區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.088和0.049 Hz；而頻率控制方式1下，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.185和0.12 Hz；頻率控制方式2下，區(qū)域1和區(qū)域2的最大頻率偏差分別為0.198和0.11 Hz.通過整體對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，同樣是有儲(chǔ)能參與輔助調(diào)頻的系統(tǒng)，相比于頻率控制方式1和2，本文所提頻率控制方式下系統(tǒng)的頻率變化更穩(wěn)定，更有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行.

4 結(jié)論

新能源功率波動(dòng)以及系統(tǒng)延時(shí)對(duì)頻率穩(wěn)定產(chǎn)生影響，僅依靠汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行頻率調(diào)整并不能滿足電能質(zhì)量的要求，對(duì)此研究了儲(chǔ)能裝置協(xié)調(diào)汽輪發(fā)電機(jī)參與系統(tǒng)頻率控制的策略，主要結(jié)論如下：

(1) 根據(jù)ACE的變化范圍對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能裝置進(jìn)行調(diào)頻任務(wù)的分工，以更好地發(fā)揮兩者的調(diào)頻性能.

數(shù)學(xué)是人類對(duì)客觀世界的抽象，可以說沒有數(shù)學(xué)，就沒有人類文明，人類文明源于計(jì)數(shù)，經(jīng)歷了進(jìn)制、比例、幾何、圖形、空間、變量、函數(shù)、高數(shù)等數(shù)學(xué)形式，專業(yè)化程度越來越高，學(xué)科體系越來越龐大，高職高數(shù)要想有所突破，必須打破傳統(tǒng)教育的弊端，建立和專業(yè)結(jié)合的課程體系。

(2) 針對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)的通信延時(shí)以及新能源接入引起的頻率波動(dòng)等問題，設(shè)計(jì)基于改進(jìn)粒子群參數(shù)優(yōu)化的PID負(fù)荷頻率控制器，可以在系統(tǒng)時(shí)滯情況下有效地發(fā)揮汽輪發(fā)電機(jī)的調(diào)頻性能，抑制電網(wǎng)的頻率波動(dòng).

(3) 利用儲(chǔ)能裝置響應(yīng)速度快的特點(diǎn)為互聯(lián)電網(wǎng)提供頻率支撐，采用分?jǐn)?shù)階PID控制器對(duì)儲(chǔ)能裝置的輸出功率進(jìn)行控制，使其平衡源荷間的功率波動(dòng)，進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)頻率.