Regulation Performance-oriented Bi-level Optimal Configuration Strategy of Hybrid Energy Storage for Thermal Power-Energy Storage Frequency Regulation

YAN Gangui; SHA Qianli; LI Junhui; ZHAN Shuo; LI Yongyue; QIAO Xin

doi:10.7500/AEPS20240926005

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Regulation Performance-oriented Bi-level Optimal Configuration Strategy of Hybrid Energy Storage for Thermal Power-Energy Storage Frequency Regulation

Basic Research | 更新时间：2025-08-05

- Regulation Performance-oriented Bi-level Optimal Configuration Strategy of Hybrid Energy Storage for Thermal Power-Energy Storage Frequency Regulation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 15, Pages: 43-53(2025)
- 作者机构：
  
  现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52337004)
- DOI：10.7500/AEPS20240926005
  CLC：
- Received：26 September 2024，
  
  Revised：2024-12-16，
  
  Published Online：15 January 2025，
  
  Published：10 August 2025
- 稿件说明：
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严干贵,沙千理,李军徽等.调节性能导向的火-储联合调频混合储能双层优化配置策略[J].电力系统自动化,2025,49(15):43-53.

YAN Gangui,SHA Qianli,LI Junhui,et al.Regulation Performance-oriented Bi-level Optimal Configuration Strategy of Hybrid Energy Storage for Thermal Power-Energy Storage Frequency Regulation[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(15):43-53.
严干贵,沙千理,李军徽等.调节性能导向的火-储联合调频混合储能双层优化配置策略[J].电力系统自动化,2025,49(15):43-53. DOI： 10.7500/AEPS20240926005.

YAN Gangui,SHA Qianli,LI Junhui,et al.Regulation Performance-oriented Bi-level Optimal Configuration Strategy of Hybrid Energy Storage for Thermal Power-Energy Storage Frequency Regulation[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(15):43-53. DOI： 10.7500/AEPS20240926005.

摘要

针对电池储能系统（BESS）辅助火电机组调频容量配置中存在调频需求设定不合理、电池储能寿命低和经济性差等问题，设计了调节性能导向的火-储联合调频需求确定方法，提出调节性能导向的火-储联合调频混合储能系统（HESS）双层优化配置策略。在运行内层，基于经济外层给定的HESS配置，以BESS寿命损耗最小和综合调频性能指标最大为目标

优化调节性能导向的HESS调频响应需求，权衡BESS寿命损耗和调频性能；在经济外层，基于运行内层优化后的调节性能导向的HESS调频响应需求及HESS响应成效，以年均净收益最大为目标

优化HESS容量配置，实现综合效益最优。采用优化算法求解该双层模型，以获得兼顾调频性能和经济效益的优化配置方案。最后，以某电厂330 MW机组1个月实际运行数据为例，验证所提配置策略的有效性和优越性。

Abstract

Aiming at the problems of unreasonable frequency regulation demand setting

low life of battery energy storage and poor economy in the frequency regulation capacity configuration of thermal power units assisted by battery energy storage system (BESS)

a regulation performance-oriented method for determining the demand of hybrid thermal power-energy storage frequency regulation is designed

and a regulation performance-oriented bi-level optimal configuration strategy of hybrid energy storage system (HESS) for thermal power-energy storage frequency regulation is proposed. In the operation inner layer

based on the HESS configuration given in the economic outer layer

the regulation performance-oriented HESS frequency regulation response demand is optimized with the minimum BESS life loss and the maximum comprehensive frequency regulation performance index as the objectives

and the BESS life loss and frequency regulation performance are balanced. In the economic outer layer

based on the regulation performance-oriented HESS frequency regulation response demand and HESS response effect after the optimization of the operation inner layer

the HESS capacity configuration is optimized with the goal of maximizing the average annual net revenue to achieve the optimal comprehensive benefit. The optimization algorithm is used to solve the bi-level model to obtain the optimal configuration scheme that takes into account both frequency regulation performance and economic benefits. Finally

based on the operation data of a 330 MW unit in a specific power plant for one month

the effectiveness and superiority of the proposed configuration strategy are verified.

关键词

Keywords

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