Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits

DUAN Xiaohan; SUN Dan; ZHAO Chen; NIAN Heng

doi:10.7500/AEPS20230808006

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Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 5, Pages: 58-67(2024)
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2021YFC3100304)
- DOI：10.7500/AEPS20230808006
  CLC：
- Received：08 August 2023，
  
  Revised：2023-11-01，
  
  Published Online：03 January 2024，
  
  Published：10 March 2024
- 稿件说明：
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段潇涵,孙丹,赵琛等.计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略[J].电力系统自动化,2024,48(5):58-67.

DUAN Xiaohan,SUN Dan,ZHAO Chen,et al.Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(5):58-67.
段潇涵,孙丹,赵琛等.计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略[J].电力系统自动化,2024,48(5):58-67. DOI： 10.7500/AEPS20230808006.

DUAN Xiaohan,SUN Dan,ZHAO Chen,et al.Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(5):58-67. DOI： 10.7500/AEPS20230808006.

摘要

可再生能源发电系统的快速增长使得电力系统的频率安全面临着挑战。针对分布式储能集群二次调频过程中所面临的问题，提出一种计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略。该策略依据荷电状态将所有储能单元划分为多个状态区间，再结合自动发电控制指令及各区间的极限功率确定优化区间。针对非优化区间内的单元，输出功率直接由出力优先级确定；针对优化区间内的单元，利用反映调频成本和整体荷电状态的目标函数及约束条件完成最优求解，从而确定输出功率。仿真结果表明，所提策略能大大减小控制中心的运算量，功率分配结果能有效提升储能集群的二次调频能力，同时提升储能集群的经济效益。

Abstract

The rapid growth of renewable energy generation systems makes the frequency safety of power systems face challenges. Aiming at the problems faced in the secondary frequency regulation process of distributed energy storage clusters

a multi-state interval optimization strategy for energy storage clusters considering frequency regulation capability and economic benefits is proposed. This strategy divides all energy storage units into multi-state intervals according to the state of charge (SOC) and then determines the optimized interval combining the automatic generation control (AGC) instructions and the limit power of each interval. For energy storage units in non-optimized intervals

the output power can be directly determined by the output priority. For energy storage units in the optimized intervals

the constraints and synthetic objective function reflecting frequency regulation cost and overall SOC are used to complete the optimal solution to determine the output power. Simulation results demonstrate that the proposed strategy can greatly reduce the calculation of the control center

and the power distribution results can effectively improve the secondary frequency regulation capability of energy storage clusters

while improving the economic benefits of energy storage clusters.

关键词

Keywords

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