Frequenzregelung des PV-Nachheizkraftwerksystems mittels eines neuartigen hybriden Bildungswettbewerbsoptimierers mit Mustersuche und kaskadierter PDN-PI-Regler

Die Aufrechterhaltung eines stabilen Gleichgewichts zwischen erzeugter Energie und Lastanforderung ist eine kritische Herausforderung in modernen Energiesystemen, insbesondere mit der zunehmenden Integration erneuerbarer Energiequellen wie Photovoltaik(PV)-Systemen. Diese Studie stellt einen neuartigen hybriden Bildungswettbewerbsoptimierer mit Mustersuche (hECO-PS) vor, um einen kaskadierten proportional-differenziellen Regler mit Filter und proportional-integralen (PDN-PI) Regler optimal für die Lastfrequenzregelung (LFC) in einem Zwei-Bereich-Energiesystem, das ein PV-System und ein Nachheizkraftwerk umfasst, einzustellen. Der vorgeschlagene hECO-PS-Algorithmus verbessert sowohl die globale Erkundung als auch die lokale Ausbeutung, was zu überlegenen Konvergenzraten und Lösunggenauigkeit führt. Die Leistung des Reglers wurde unter verschiedenen Szenarien bewertet, einschließlich einer 10 %-Laständerung und Variationen der Solarstrahlung, was signifikante Verbesserungen in der Frequenzregelung zeigte. Der hECO-PS abgestimmte PDN-PI-Regler erreichte einen minimalen Integral der zeitgewichteten absoluten Fehler (ITAE)-Wert von 0,4464 und übertraf damit konventionelle Methoden wie den modifizierten Wal-Optimierungsalgorithmus und den Seepferdchen-Algorithmus, die ITAE-Werte von 2,6198 und 0,8598 lieferten. Darüber hinaus reduzierte der vorgeschlagene Regler die Einschwingzeit um bis zu 46 % und minimierte das Überschießen um bis zu 40 %. Diese Ergebnisse bestätigen die Wirksamkeit des vorgeschlagenen Ansatzes zur Verbesserung der Systemstabilität und Zuverlässigkeit unter dynamischen Betriebsbedingungen und deuten auf ihn als vielversprechende Lösung für die LFC in modernen Energiesystemen mit hoher Einspeisung erneuerbarer Energie hin. • Einführung eines PDN-PI-Kaskadenreglers für LFC in einem PV-nachheizkraftwerk. • Entwicklung des hECO-PS-Algorithmus zur Verbesserung der globalen Erkundung und lokalen Ausbeutung. • Geringere ITAE-Werte mit hECO-PS als mit konventionellen Methoden in verschiedenen Szenarien erreicht. • Robustheit von hECO-PS unter schwankenden Solarstrahlungsbedingungen demonstriert. • Effektivität des hECO-PS abgestimmten PDN-PI-Reglers in erneuerungsreichen Energiesystemen etabliert.