美国电气工程师学会开发电力供应系统仿真基准模型

该委员会的20多个组织被分为两个工作组。第一个由横滨国立大学领导，在委员会成员中进行了需求评估调查，以帮助选择建模和仿真环境。选择标准包括成员组织使用特定环境的广泛程度，以及在该环境中创建、修改和共享电力系统模型的容易程度。该工作组还负责收集和分析历史电力供应和需求数据，包括将用于电力系统模型的时间序列太阳能和风力发电数据。

第二个工作组开发了AGC30模型，包括多个控制器和30个发电组件。考虑到这个项目的时间紧迫——必须在两年内完成——这个团队需要专注于建立模型，而不是开发和调试求解器，以确保精确的模拟。

委员会工作组使用MATLAB和Simulink开发AGC30模型，并运行模拟来评估和验证控制器的实现。

在MATLAB中，研究人员分析了日本10个地区太阳能和风力发电厂的观测数据，以确定与天气有关的电力输出波动。他们将数据分析的结果整合到Simulink块中，根据24小时观察到的时间序列数据计算估计的太阳能和风能输出。基于实测时间序列负荷数据，建立了电力需求的Simulink模型。

他们根据已发表研究的数学模型，为液化天然气和其他常规发电系统建立了模型。

他们设计了两个主要控制模块:负载频率控制(LFC)组件和经济负载调度(ELD)控制组件。

对于LFC，他们创建了一个Simulink模块，根据电力流数据将输出控制命令中继到AGC30模型中的各种发电组件，从而调节电网中的电源频率。

对于ELD，他们编写了一个MATLAB脚本，根据需求和可再生能源供应的短期预测优化发电成本，并将其纳入AGC30模型。

研究人员使用完整的AGC30模型进行了广泛的模拟，如与可再生能源配电、频率控制方法评估和电池存储附加可行性评估相关的模拟。

他们使用MATLAB分析和可视化仿真结果，通常包括每个发电机在三个小时内以0.1秒的间隔进行频率和输出。

IEEJ已经发布了AGC30模型和四种使用场景样本数据的CD-ROM，可供研究人员和工程师购买，使那些没有参与原始项目的人能够进行自己的模拟和研究。

• 模型开发时间缩短。“使用Simulink而不是用c++等语言编程我们自己的求解器，使我们极大地减少了开发时间，提高了研究人员的效率，”Tsuji博士说。“Simulink使研究人员可以很容易地修改或增强被模拟电力系统的模型，这是另一个主要优势。”
• 提出了改进的频率控制方法。“一组硕士和博士学生使用AGC模型在Simulink中开发了一种新的惯性响应控制块，”Tsuji博士说。“他们测试了这种控制方法，并确定它有助于频率优化;例如，当涡轮机的功率输出增加时，转速会同时降低，以防止频率下降。”
• 启用目标控制器评估。“在过去，我们很难客观地评估新的控制算法，”辻博士指出。“通过对Simulink进行标准化，并使用AGC30模型作为基准，我们能够消除主观性;对新控制员进行客观、定量的评价;同时进行技术和经济研究。”