Emergency Control Strategies Using Energy Storage to Enhance Transient Frequency Safety Under Short-time Power Impact of Renewable Energy

WEI Jiuming; LI Zhaowei; LI Bijun; WU Xuelian; ZHU Ling; LAI Yening

doi:10.7500/AEPS20230720016

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Emergency Control Strategies Using Energy Storage to Enhance Transient Frequency Safety Under Short-time Power Impact of Renewable Energy

Control Theory and Application of Inertia-Power-Frequency in New Power System | 更新时间：2025-06-16

- Emergency Control Strategies Using Energy Storage to Enhance Transient Frequency Safety Under Short-time Power Impact of Renewable Energy
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 8, Pages: 152-161(2024)
- 作者机构：
  
  1.南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司),江苏省南京市 211106
  2.华北电力大学电气与电子工程学院,北京市 102206
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(5100-202240026A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20230720016
  CLC：
- Received：20 July 2023，
  
  Revised：2024-01-30，
  
  Published Online：21 March 2024，
  
  Published：25 April 2024
- 稿件说明：
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魏玖明,李兆伟,李碧君等.提升新能源短时性功率冲击下暂态频率安全的储能紧急控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(8):152-161.

WEI Jiuming,LI Zhaowei,LI Bijun,et al.Emergency Control Strategies Using Energy Storage to Enhance Transient Frequency Safety Under Short-time Power Impact of Renewable Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(8):152-161.
魏玖明,李兆伟,李碧君等.提升新能源短时性功率冲击下暂态频率安全的储能紧急控制策略[J].电力系统自动化,2024,48(8):152-161. DOI： 10.7500/AEPS20230720016.

WEI Jiuming,LI Zhaowei,LI Bijun,et al.Emergency Control Strategies Using Energy Storage to Enhance Transient Frequency Safety Under Short-time Power Impact of Renewable Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(8):152-161. DOI： 10.7500/AEPS20230720016.

摘要

高比例新能源电力系统中单一短路故障容易引起大规模新能源进入低电压穿越，使得系统承受大容量短时性功率冲击，可能会导致系统暂态最大频率偏差超过低频减载阈值，带来负荷损失。将电化学储能纳入由电网故障事件触发的紧急控制是应对短时性功率冲击下暂态频率越限的有效手段。为此，首先构建了新能源短时性功率冲击下计及储能紧急功率控制的系统频率响应分析模型，进而分析总结了储能释放功率和持续时间对短时性功率扰动下系统频率特性的影响。以此为理论依据，综合考虑短时性功率冲击下的暂态低频与高频安全，提出了避免低频减载的最小储能紧急释放能量计算方法，并给出了满足要求的储能紧急控制功率和持续时间策略。最后，在IEEE 10机39节点系统中验证了分析结果的准确性。

Abstract

In the power system with high-penetration renewable energy

a single short-circuit fault easily causes large-scale renewable energy into the low voltage ride-through condition

impacting the system with the high-capacity short-time power. This may result in the transient maximum frequency deviation exceeding the low-frequency load shedding threshold and lead to load losses. Including electrochemical energy storage in the emergency control triggered by the power grid fault events is an effective means to address issues of transient frequency over-limitation under the short-time power impact. To achieve this

this paper constructs a system frequency response analysis model considering the emergency power control using energy storage under the short-time power impact of renewable energy. Then

the impact of release power and duration of the energy storage on the frequency characteristics of the system under short-time power disturbances is analyzed and summarized. Based on this theoretical foundation and considering both transient low-frequency and high-frequency safety under the short-time power impact

this paper proposes a method for calculating the minimum emergency release energy of the energy storage to avoid low-frequency load shedding. The power and duration emergency control strategies using energy storage that meet the requirements are provided. Finally

the accuracy of the analysis results is validated in the IEEE 10-machine 39-bus system.

关键词

Keywords

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