Bi-level Frequency Response Control Strategy Based on Wind Power and Energy Storage

Weifeng YANG; Yunfeng WEN; Wuqi ZHANG; Buqing DENG

doi:10.7500/AEPS20211102011

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Bi-level Frequency Response Control Strategy Based on Wind Power and Energy Storage

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Bi-level Frequency Response Control Strategy Based on Wind Power and Energy Storage
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 12, Pages: 184-193(2022)
- 作者机构：
  
  湖南大学电气与信息工程学院，湖南省长沙市 410082
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077066);Provincial Natural Science Foundation of Hunan for Excellent Young Scholars(2020JJ3011)
- DOI：10.7500/AEPS20211102011
  CLC：
- Received：02 November 2021，
  
  Revised：2021-11-27，
  
  Published Online：15 March 2022，
  
  Published：25 June 2022
- 稿件说明：
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杨伟峰,文云峰,张武其等.基于风-储联合的双层频率响应控制策略[J].电力系统自动化,2022,46(12):184-193.

YANG Weifeng,WEN Yunfeng,ZHANG Wuqi,et al.Bi-level Frequency Response Control Strategy Based on Wind Power and Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(12):184-193.
杨伟峰,文云峰,张武其等.基于风-储联合的双层频率响应控制策略[J].电力系统自动化,2022,46(12):184-193. DOI： 10.7500/AEPS20211102011.

YANG Weifeng,WEN Yunfeng,ZHANG Wuqi,et al.Bi-level Frequency Response Control Strategy Based on Wind Power and Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(12):184-193. DOI： 10.7500/AEPS20211102011.

摘要

当多个风-储场站参与调频时，由于运行状态不同，导致其提供调频出力时的成本存在一定差异。另外，风电场参与调频时场内风机上的疲劳载荷也会增加，对风机安全性造成影响。为解决上述问题，文中提出一种基于风-储联合的双层频率响应控制策略，可通过协调风-储场站间与场内风机间的出力，在满足系统调频需求的同时，降低调频总成本及各风电场内载荷总量。首先，分析并量化风-储场站调频时的内损、老化及风险成本，并在场站协调层上建立场站有功分配控制策略，确定成本最低的各场站出力方案。然后，基于风机出力与尾流波动、疲劳载荷间的线性关系，采用和增积减算法在机组协调层上构建风电场分散式有功控制策略，协调风机间出力，在维持风电场调频性能的同时，降低场内载荷总量。最后，在MATLAB/Simulink中搭建含2个

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20.06599998

2.87866688

双馈风电场和2个

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32.59666443

3.30200005

锂电池储能电站的IEEE RTS-79系统，仿真验证了所提策略的有效性。

Abstract

When multiple wind farms and energy storage stations participate in frequency regulation

due to different operation conditions

there are certain differences in the cost of providing frequency regulation output. In addition

when the wind farm participates in frequency regulation

the fatigue load on the wind turbines in the wind farm will also increase

which will affect the operation safety of the wind turbines. In order to solve the above problems

this paper proposes a bi-level frequency response control strategy based on wind power and energy storage. It can reduce the total cost of frequency regulation and the total load in each wind farm by coordinating the output of the wind farms and energy storage stations and the wind turbines in the field while meeting the frequency regulation requirements of the system. First

the loss

degradation and risk cost of wind farms and energy storage stations during frequency regulation are analyzed and quantified

and the active power distribution control strategy of the station on the station coordination layer is established

while the lowest cost output plan of each station is determined. Then

based on the linear relationship between wind turbine output

wake fluctuation and fatigue load

an additive increase multiplicative decrease algorithm is adopted to build a decentralized active power control strategy for the wind farm on the unit coordination layer

which coordinates the output of the wind turbines. While maintaining the frequency regulation performance of the wind farm

the strategy can reduce the total load in the field. Finally

an IEEE RTS-79 bus system is built in MATLAB/Simulink

which contains two 100×5 MW doubly-fed wind farms and two 100 MW/100 MW·h lithium battery energy storage stations. The simulation verifies the effectiveness of the proposed strategy.

关键词

Keywords

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