Optimal Dynamic Response Strategy for Supercapacitor Participating in Wind Power Frequency Regulation

LI Jinghua; AO Guojin; SONG Chengxin; LAN Fei

doi:10.7500/AEPS20231025003

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Optimal Dynamic Response Strategy for Supercapacitor Participating in Wind Power Frequency Regulation

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Dynamic Response Strategy for Supercapacitor Participating in Wind Power Frequency Regulation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 17, Pages: 46-55(2024)
- 作者机构：
  
  广西电力系统最优化与节能技术重点实验室（广西大学），广西壮族自治区南宁市 530004
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52367004)
- DOI：10.7500/AEPS20231025003
  CLC：
- Received：25 October 2023，
  
  Revised：2024-04-01，
  
  Published Online：01 August 2024，
  
  Published：10 September 2024
- 稿件说明：
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黎静华,敖国进,宋诚鑫等.超级电容参与风电调频的动态响应优化策略[J].电力系统自动化,2024,48(17):46-55.

LI Jinghua,AO Guojin,SONG Chengxin,et al.Optimal Dynamic Response Strategy for Supercapacitor Participating in Wind Power Frequency Regulation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(17):46-55.
黎静华,敖国进,宋诚鑫等.超级电容参与风电调频的动态响应优化策略[J].电力系统自动化,2024,48(17):46-55. DOI： 10.7500/AEPS20231025003.

LI Jinghua,AO Guojin,SONG Chengxin,et al.Optimal Dynamic Response Strategy for Supercapacitor Participating in Wind Power Frequency Regulation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(17):46-55. DOI： 10.7500/AEPS20231025003.

摘要

随着风电渗透率的不断提高，电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大，传统频率控制方法效果减弱，频率的安全、稳定面临挑战。针对上述问题，先于一次调频动作的快速频率响应（FFR）已成为解决低惯量系统频率稳定问题的重要手段。首先，建立风-火-储电力系统频率响应模型，分析FFR调频资源对低惯量系统频率响应的影响；其次，基于模糊逻辑推理，提出了一种超级电容参与风电调频的储能动态响应优化策略以控制储能，使其能够动态响应系统频率变化，在频率跌落期遏制频率跌落，在频率恢复期调控储能恢复功率以维持荷电状态稳定；最后，对提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明，所提策略能够利用超级电容快速动态响应系统频率变化，从而为低惯量系统提供功率支撑，弥补风电调频的不足，相较传统的风电机组虚拟惯量控制策略，在减小最大RoCoF及抑制最大频率偏差效果上均有大幅提升。

Abstract

With the continuous increase of the wind power penetration rate

the power system gradually presents the characteristics of low inertia. The rate of change of frequency (RoCoF) and the maximum frequency deviation in low-inertia systems at faults increase significantly

the effect of traditional frequency control methods is weakened and the frequency safety and stability are facing challenges. In view of the above problems

the fast frequency response (FFR) which is prior to primary frequency regulation has become an important way to solve the frequency stability problems of low-inertia system. Firstly

the frequency response model of the wind-thermal-storage power system is established

and the influence of FFR on the frequency response of low-inertia system is analyzed. Secondly

an optimal dynamic response strategy for supercapacitor participating in wind power frequency regulation is proposed based on fuzzy logic inference to control the energy storage. So it can dynamically respond to the system frequency changes

restrain the frequency drop during the frequency drop period and regulate the energy storage recovery power during the frequency recovery period to maintain the stability of state of charge. Finally

the proposed control strategy is verified by simulation. The simulation results show that

the proposed strategy can use the supercapacitor to dynamically respond to the system frequency changes quickly

so as to provide power support for the low-inertia system and make up for the shortage of wind power frequency regulation. Compared with the traditional virtual inertia control strategies of wind turbines

the effects of reducing the maximum RoCoF and inhibiting the maximum frequency deviation are greatly improved

关键词

Keywords

references

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