Adaptive Coordinated Planning of Energy Storage for Low-inertia Power Systems Based on Dynamic Frequency Security Assessment

WANG Qianggang; SHI Bowen; CHI Yuan; ZHOU Yiyao; ZHANG Chen; ZHOU Niancheng

doi:10.7500/AEPS20250217005

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Adaptive Coordinated Planning of Energy Storage for Low-inertia Power Systems Based on Dynamic Frequency Security Assessment

Basic Research | 更新时间：2026-02-28

- Adaptive Coordinated Planning of Energy Storage for Low-inertia Power Systems Based on Dynamic Frequency Security Assessment
- Automation of Electric Power Systems Vol. 50, Issue 2, Pages: 165-176(2026)
- 作者机构：
  
  1.输变电装备技术全国重点实验室（重庆大学），重庆市 400044
  2.国网能源研究院有限公司，北京市 102209
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2023YFB2405900)
- DOI：10.7500/AEPS20250217005
  CLC：
- Received：17 February 2025，
  
  Revised：2025-08-12，
  
  Online First：10 October 2025，
  
  Published：25 January 2026
- 稿件说明：
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王强钢,石博文,池源等.基于动态频率安全评估的低惯性系统储能适应性协同规划[J].电力系统自动化,2026,50(2):165-176.

WANG Qianggang,SHI Bowen,CHI Yuan,et al.Adaptive Coordinated Planning of Energy Storage for Low-inertia Power Systems Based on Dynamic Frequency Security Assessment[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):165-176.
王强钢,石博文,池源等.基于动态频率安全评估的低惯性系统储能适应性协同规划[J].电力系统自动化,2026,50(2):165-176. DOI： 10.7500/AEPS20250217005.

WANG Qianggang,SHI Bowen,CHI Yuan,et al.Adaptive Coordinated Planning of Energy Storage for Low-inertia Power Systems Based on Dynamic Frequency Security Assessment[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):165-176. DOI： 10.7500/AEPS20250217005.

摘要

新能源大规模并网后，常规机组装机容量占比不断下降，电力系统的惯性水平和调频能力减弱，动态频率安全风险增加。为此，文中提出基于动态频率安全评估的低惯性电力系统储能适应性协同规划方法。首先，提出考虑时间累积效应的动态频率安全指标，用于评估系统一次频率响应全过程；然后，基于动态频率安全指标，提出考虑容量敏感性的储能分区选址策略；最后，建立基于数值-机电暂态联合仿真的储能适应性协同规划模型，通过数值-机电暂态模型交替迭代对经济、频率安全和适应性指标进行折中优化，并采用非支配排序遗传算法求解储能容量最优配置。改进的IEEE 39节点系统算例分析表明，所提方法在选址阶段使动态频率安全指标得到了改善，在定容阶段既保证了经济性和频率安全，又提高了规划方案对各种不确定场景的适应性。

Abstract

With the large-scale grid-integration of renewable energy

the installed capacity proportion of conventional units is continuously decreasing. The inertia level and frequency regulation capability of the power system are weakened

increasing the risk of dynamic frequency security. To address this issue

an adaptive coordinated planning method of energy storage for low-inertia power systems is proposed based on dynamic frequency security assessment. Firstly

the dynamic frequency security indices considering time accumulation effects are proposed to assess the entire primary frequency response process of the system. Secondly

based on the dynamic frequency security indices

a zone-based energy storage siting strategy considering capacity sensitivity is developed. Finally

an adaptive coordinated planning model of energy storage based on numerical-electromechanical transient joint simulation is established. The economic

frequency security and adaptability objectives are trade-off optimized through alternating iterations of the numerical-electromechanical transient model

and the non-dominated sorting genetic algorithm is used to obtain the optimal storage capacity configuration. Case studies on a modified IEEE 39-bus system show that the proposed method improves the dynamic frequency security indices in the siting stage

and in the sizing stage

simultaneously guarantees economy and frequency security while enhancing the adaptability of the planning scheme to various uncertain scenarios.

关键词

Keywords

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