Optimal Maximum Capacity Allocation Method for Multi-infeed Renewable Energy Cluster Based on Sensitivity Collaboration

JIANG Haoyu; QI Lei; SUN Xiaofeng; ZHAO Wei; LI Xin; ZHAI Yanfei

doi:10.7500/AEPS20230404002

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Optimal Maximum Capacity Allocation Method for Multi-infeed Renewable Energy Cluster Based on Sensitivity Collaboration

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Maximum Capacity Allocation Method for Multi-infeed Renewable Energy Cluster Based on Sensitivity Collaboration
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 1, Pages: 88-99(2024)
- 作者机构：
  
  1.燕山大学电气工程学院,河北省秦皇岛市 066004
  2.国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司,河北省秦皇岛市 066099
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Hebei Provincial Key R&D Program of China(19214405D);Key Program of Hebei Provincial Natural Science Foundation of China(E2021203162)
- DOI：10.7500/AEPS20230404002
  CLC：
- Received：04 April 2023，
  
  Revised：2023-10-08，
  
  Published Online：14 December 2023，
  
  Published：10 January 2024
- 稿件说明：
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姜颢宇,齐磊,孙孝峰等.基于灵敏度协同的多馈入新能源集群最大容量优化分配方法[J].电力系统自动化,2024,48(1):88-99.

JIANG Haoyu,QI Lei,SUN Xiaofeng,et al.Optimal Maximum Capacity Allocation Method for Multi-infeed Renewable Energy Cluster Based on Sensitivity Collaboration[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(1):88-99.
姜颢宇,齐磊,孙孝峰等.基于灵敏度协同的多馈入新能源集群最大容量优化分配方法[J].电力系统自动化,2024,48(1):88-99. DOI： 10.7500/AEPS20230404002.

JIANG Haoyu,QI Lei,SUN Xiaofeng,et al.Optimal Maximum Capacity Allocation Method for Multi-infeed Renewable Energy Cluster Based on Sensitivity Collaboration[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(1):88-99. DOI： 10.7500/AEPS20230404002.

摘要

随着新能源接入比例的不断提高，并网系统逐渐演变为多馈入系统且电网强度逐渐变弱，谐振问题将成为限制新能源渗透率提升的关键因素之一。为此，提出一种谐振约束下用于提升多馈入新能源集群最大接入容量的优化分配方法。首先，建立含工作点的并网逆变器阻抗模型，基于电网络理论获得了广义多馈入系统的聚合模型。然后

构建相角裕度关于集群容量的极值函数，并应用拉格朗日乘数法获得了一定容量下稳定裕度最大时集群阻抗灵敏度需保持一致的极值条件。在此基础上，面向谐振约束下区域电网新能源最大支撑需求，提出基于灵敏度协同的集群容量阈值求解及分配优化方法，并对所提方法复杂度进行分析。所提方法简单高效，在容量规划时算力需求量小。最后，通过IEEE 9节点和IEEE 33节点区域微网实时数字仿真系统（RTDS）硬件在环算例，验证了上述理论分析和所提方法的可行性。

Abstract

With the continuous increase in the accessing proportion of renewable energy

the grid-connected system gradually tends to be a multi-infeed system and the grid strength is gradually weakened. The resonance problem will become one of the key factors which limits the improvement of the renewable energy penetration rate. Therefore

with the constraints on harmonic resonance

an optimal allocation method is proposed to increase the maximum accessing capacity of multi-infeed renewable energy clusters. First

the impedance model of the grid-connected inverter with operation points is established

and the aggregation model of the generalized multi-infeed system is obtained based on the electrical network theory. Then

the extreme function of phase margin with respect to cluster capacity is constructed

and the extreme condition under which the cluster impedance sensitivity should be kept consistent when the stability margin is maximum under a certain capacity is obtained by using the Lagrange multiplier method. On this basis

aiming at the maximum support demand of the renewable energy of the regional grid under the resonance constraint

a cluster capacity threshold value solving and an allocation optimization methods based on the sensitivity collaboration are proposed

and the complexity of the proposed method is analyzed. The proposed method is simple and efficient

and the computing power demand is small during capacity planning. Finally

the feasibility of the theoretical analysis and proposed method is verified by the cases of IEEE 9-bus and IEEE 33-bus regional microgrids in the real-time digital simulation hardware-in-the-loop.

关键词

Keywords

references

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