Abstract The rising penetration of renewable energy and the diverse power transaction mechanisms in power market environment (PME) make the control problem of the power system more difficult. Considering environmental pressure and market competition pressure, it is more important to ensure the economic operation of power system in the control process. This paper presents a novel distributed economic model predictive control (DEMPC) strategy for the load frequency control (LFC) problem of a practical multi-area power system incorporating wind power plants (WPPs) in PME. Meanwhile, the real time economic optimization is achieved by integrating the economic factors into the objective function. A distribution company (DISCO) participation matrix (DPM) is applied to visualize the liberalization of power transactions between the DISCOs and dispatchable generation companies (DGENCOs). Area participation factors (apfs) are introduced to present the allocation of uncontracted load demands. The DEMPC controllers solve the optimization problem of power system with external disturbances and constraints including frequency fluctuation constraint, control input constraints, output power of WPP constraint and pitch angle constraint of the wind turbine. Response results for a three-area power system including WPPs and thermal power plants demonstrate the certain improvement of the system performance with the participation of wind turbines and the high-efficiency of the proposed DEMPC strategy.

中文翻译：

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电力市场环境下风电场多区域电力系统LFC分布式经济MPC

摘要 随着可再生能源渗透率的不断提高和电力市场环境（PME）中电力交易机制的多样化，电力系统的控制问题变得更加困难。考虑到环境压力和市场竞争压力，在控制过程中保障电力系统的经济运行更为重要。本文提出了一种新颖的分布式经济模型预测控制 (DEMPC) 策略，用于解决实际多区域电力系统的负载频率控制 (LFC) 问题，该系统在 PME 中包含风力发电厂 (WPP)。同时，通过将经济因素纳入目标函数，实现实时经济优化。配电公司 (DISCO) 参与矩阵 (DPM) 用于可视化 DISCO 和可调度发电公司 (DGENCO) 之间电力交易的自由化。引入区域参与系数 (apfs) 以呈现未签约负载需求的分配。DEMPC控制器解决了具有外部扰动和约束条件的电力系统优化问题，包括频率波动约束、控制输入约束、WPP输出功率约束和风力机桨距角约束。包括 WPP 和火力发电厂在内的三区域电力系统的响应结果表明，在风力涡轮机的参与下，系统性能得到了一定的改善，并且所提出的 DEMPC 策略的效率很高。引入区域参与系数 (apfs) 以呈现未签约负载需求的分配。DEMPC控制器解决了具有外部扰动和约束条件的电力系统优化问题，包括频率波动约束、控制输入约束、WPP输出功率约束和风力机桨距角约束。包括 WPP 和火力发电厂在内的三区域电力系统的响应结果表明，在风力涡轮机的参与下，系统性能得到了一定的改善，并且所提出的 DEMPC 策略的效率很高。引入区域参与系数 (apfs) 以呈现未签约负载需求的分配。DEMPC控制器解决了具有外部扰动和约束条件的电力系统优化问题，包括频率波动约束、控制输入约束、WPP输出功率约束和风力机桨距角约束。包括 WPP 和火力发电厂在内的三区域电力系统的响应结果表明，在风力涡轮机的参与下，系统性能得到了一定的改善，并且所提出的 DEMPC 策略的效率很高。控制风电机组的输入约束、WPP 输出功率约束和桨距角约束。包括 WPP 和火力发电厂在内的三区域电力系统的响应结果表明，在风力涡轮机的参与下，系统性能得到了一定的改善，并且所提出的 DEMPC 策略的效率很高。控制风电机组的输入约束、WPP 输出功率约束和桨距角约束。包括 WPP 和火力发电厂在内的三区域电力系统的响应结果表明，在风力涡轮机的参与下，系统性能得到了一定的改善，并且所提出的 DEMPC 策略的效率很高。