Preventative Control Method for Virtual Power Plant Considering Transient Frequency Regulation Capability

Qingwen XU; Yongji CAO; Hengxu ZHANG; Qiuwei WU; Changgang LI

doi:10.7500/AEPS20211102009

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Preventative Control Method for Virtual Power Plant Considering Transient Frequency Regulation Capability

Special Session on Virtual Power Plant with Enormous Flexible Resources | 更新时间：2025-06-16

- Preventative Control Method for Virtual Power Plant Considering Transient Frequency Regulation Capability
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 18, Pages: 83-89(2022)
- 作者机构：
  
  1.电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学),山东省济南市 250061
  2.丹麦科技大学电气工程系电力与能源中心,灵比 2800,丹麦
  3.清华大学深圳国际研究生院清华-伯克利深圳学院,广东省深圳市 518055
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52177096);Shandong Provincial Natural Science Foundation of China(ZR2021QE133)
- DOI：10.7500/AEPS20211102009
  CLC：
- Received：02 November 2021，
  
  Revised：2022-02-09，
  
  Published Online：14 June 2022，
  
  Published：25 September 2022
- 稿件说明：
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徐清文,曹永吉,张恒旭等.考虑暂态调频能力的虚拟电厂预防控制方法[J].电力系统自动化,2022,46(18):83-89.

XU Qingwen,CAO Yongji,ZHANG Hengxu,et al.Preventative Control Method for Virtual Power Plant Considering Transient Frequency Regulation Capability[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(18):83-89.
徐清文,曹永吉,张恒旭等.考虑暂态调频能力的虚拟电厂预防控制方法[J].电力系统自动化,2022,46(18):83-89. DOI： 10.7500/AEPS20211102009.

XU Qingwen,CAO Yongji,ZHANG Hengxu,et al.Preventative Control Method for Virtual Power Plant Considering Transient Frequency Regulation Capability[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(18):83-89. DOI： 10.7500/AEPS20211102009.

摘要

针对大功率缺额场景下虚拟电厂（VPP）为电网提供有功功率支撑能力充裕性的问题，提出一种考虑暂态调频能力的预防控制方法。首先，计及VPP有功功率响应对电网频率动态的影响，构建扩展系统频率响应模型；其次，基于最小二乘法、Levenberg-Marquardt算法和阻尼牛顿法，利用扩展系统频率响应模型提取VPP控制参数与频率动态间的耦合关系，并综合瞬时功率和累积能量来量化评估VPP暂态调频能力；然后，由预想事故集合估计满足电网频率安全性要求的临界暂态调频能力，以调整VPP控制参数及功率、能量备用；最后，通过算例分析验证了所提方法的有效性。

Abstract

Aiming at the problem of the sufficiency of the active power support capacity provided by the virtual power plant (VPP) for the power grid in the scenario with large power shortage

a preventative control method considering transient frequency regulation capability (TFRC) is proposed. First

an extended system frequency response (ESFR) model is established incorporating the influence of active power response of VPP on power grid frequency dynamics. Then

based on the least-square method

the Levenberg-Marquardt algorithm

and the damped Newton-type method

the ESFR model is used to extract the coupling relationship between the VPP control parameters and frequency dynamics. From the perspective of instantaneous power and accumulative energy

the TFRC of a VPP is evaluated quantitatively. Additionally

according to the predefined contingency set

the critical TFRC that meets the requirement for power grid frequency security is estimated to adjust the control parameters

power and energy reserves of VPPs. Finally

a case study is carried out to validate the effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

LI C G ， WU Y ， SUN Y L ， et al . Continuous under-frequency load shedding scheme for power system adaptive frequency control ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 2 ）： 950 - 961 .

孙华东，王宝财，李文锋，等 . 高比例电力电子电力系统频率响应的惯量体系研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 16 ）： 5179 - 5192 .

SUN Huadong ， WANG Baocai ， LI Wenfeng ， et al . Research on inertia system of frequency response for power system with high penetration electronics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 16 ）： 5179 - 5192 .

张恒旭，曹永吉，张怡，等 . 电力系统频率动态行为衍变与分析方法需求综述［J］. 山东大学学报（工学版）， 2021 ， 51 （ 5 ）： 42 - 52 .

ZHANG Hengxu ， CAO Yongji ， ZHANG Yi ， et al . Review of frequency dynamic behavior evolution and analysis method requirements of power system ［J］. Journal of Shandong University （Engineering Science）， 2021 ， 51 （ 5 ）： 42 - 52 .

云秋晨，田立亭，齐宁，等 . 基于投资组合理论的虚拟电厂资源优化组合方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 1 ）： 146 - 154 .

YUN Qiuchen ， TIAN Liting ， QI Ning ， et al . Optimization method of resource combination for virtual power plant based on modern portfolio theory ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 1 ）： 146 - 154 .

ZHANG R F ， HREDZAK B . Distributed dynamic clustering algorithm for formation of heterogeneous virtual power plants based on power requirements ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2021 ， 12 （ 1 ）： 192 - 204 .

周步祥，张越，臧天磊，等 . 基于区块链的多虚拟电厂主从博弈优化运行［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 1 ）： 155 - 163 .

ZHOU Buxiang ， ZHANG Yue ， ZANG Tianlei ， et al . Blockchain-based Stackelberg game optimal operation of multiple virtual power plants ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 1 ）： 155 - 163 .

CUI R Y ， HULTMAN N ， CUI D ， et al . A plant-by-plant strategy for high-ambition coal power phaseout in China ［J］. Nature Communications ， 2021 ， 12 ： 1468 .

曹永吉，张恒旭，张怡，等 . 基于事件驱动的机组快速频率响应控制方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 19 ）： 148 - 154 .

CAO Yongji ， ZHANG Hengxu ， ZHANG Yi ， et al . Event-driven fast frequency response control method for generator unit ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 19 ）： 148 - 154 .

张亚朋，穆云飞，贾宏杰，等 . 电动汽车虚拟电厂的多时间尺度响应能力评估模型［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 12 ）： 94 - 103 .

ZHANG Yapeng ， MU Yunfei ， JIA Hongjie ， et al . Response capability evaluation model with multiple time scales for electric vehicle virtual power plant ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 94 - 103 .

陈新和，裴玮，邓卫，等 . 数据驱动的虚拟电厂调度特性封装方法［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 14 ）： 4816 - 4828 .

CHEN Xinhe ， PEI Wei ， DENG Wei ， et al . Data-driven virtual power plant dispatching characteristic packing method ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 14 ）： 4816 - 4828 .

BAGCHI A ， GOEL L ， WANG P . Adequacy assessment of generating systems incorporating storage integrated virtual power plants ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 3 ）： 3440 - 3451 .

孟月，张宏立，范文慧 . 虚拟电厂信息流和能量流关键线路辨识研究［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1476 - 1484 .

MENG Yue ， ZHANG Hongli ， FAN Wenhui . Research on key line identification of information flow and energy flow in virtual power plant ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 4 ）： 1476 - 1484 .

WANG Y . An adaptive importance sampling method for spinning reserve risk evaluation of generating systems incorporating virtual power plants ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 5 ）： 5082 - 5091 .

李翔宇，赵冬梅 . 计及可调资源动态特性的虚拟电厂多级优化配置［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 13 ）： 17 - 24 .

LI Xiangyu ， ZHAO Dongmei . Multi-level optimal configuration of virtual power plant considering dynamic characteristics of adjustable resources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 13 ）： 17 - 24 .

BARINGO A ， BARINGO L . A stochastic adaptive robust optimization approach for the offering strategy of a virtual power plant ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 5 ）： 3492 - 3504 .

刘敦楠，王玲湘，汪伟业，等 . 基于深度强化学习的大规模电动汽车充换电负荷优化调度［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 4 ）： 36 - 46 .

LIU Dunnan ， WANG Lingxiang ， WANG Weiye ， et al . Optimal scheduling of electric vehicle load for large-scale battery charging and swapping based on deep reinforcement learning ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 4 ）： 36 - 46 .

段翩，朱建全，刘明波 . 基于双层模糊机会约束规划的虚拟电厂优化调度［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 9 ）： 58 - 67 .

DUAN Pian ， ZHU Jianquan ， LIU Mingbo . Optimal dispatch of virtual power plant based on bi-level fuzzy chance constrained programming ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 9 ）： 58 - 67 .

MOUTIS P ， HATZIARGYRIOU N D . Decision trees-aided active power reduction of a virtual power plant for power system over-frequency mitigation ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2015 ， 11 （ 1 ）： 251 - 261 .

MOUTIS P ， GEORGILAKIS P S ， HATZIARGYRIOU N D . Voltage regulation support along a distribution line by a virtual power plant based on a center of mass load modeling ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 4 ）： 3029 - 3038 .

曹永吉，张恒旭，施啸寒，等 . 规模化分布式能源参与大电网安全稳定控制的机制初探［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 18 ）： 1 - 8 .

CAO Yongji ， ZHANG Hengxu ， SHI Xiaohan ， et al . Preliminary study on participation mechanism of large-scale distributed energy resource in security and stability control of large power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 18 ）： 1 - 8 .

OSHNOEI A ， KHERADMANDI M ， MUYEEN S M . Robust control scheme for distributed battery energy storage systems in load frequency control ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 6 ）： 4781 - 4791 .

CAO Y J ， ZHANG H X ， ZHANG Y ， et al . Extending SFR model to incorporate the influence of thermal states on primary frequency response ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution， 2020 ， 14 （ 19 ）： 4069 - 4078 .

EGIDO I ， FERNANDEZ-BERNAL F ， CENTENO P ， et al . Maximum frequency deviation calculation in small isolated power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2009 ， 24 （ 4 ）： 1731 - 1738 .

KONTIS E O ， PAPADOPOULOS T A ， CHRYSOCHOS A I ， et al . Measurement-based dynamic load modeling using the vector fitting technique ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2018 ， 33 （ 1 ）： 338 - 351 .

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