Distributed Secondary Frequency Regulation Strategy for Virtual Power Plant Based on Improved Exact Diffusion Algorithm

ZHU Chengzhi; YUAN Mengtong; BO Yaolong; XIA Yanghong; LIU Kejia; WEI Wei

doi:10.7500/AEPS20250325004

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Distributed Secondary Frequency Regulation Strategy for Virtual Power Plant Based on Improved Exact Diffusion Algorithm

Special Session on Virtual Power Plant with Enormous Flexible Resources | 更新时间：2026-02-28

- Distributed Secondary Frequency Regulation Strategy for Virtual Power Plant Based on Improved Exact Diffusion Algorithm
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 20, Pages: 149-160(2025)
- 作者机构：
  
  1.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江省杭州市 310014
  2.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
  3.浙江大学温州研究院，浙江省温州市 325000
  4.全省可再生能源电气技术与系统重点实验室，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  Key R&D Program of Zhejiang Province, China(2023C01126)
- DOI：10.7500/AEPS20250325004
  CLC：
- Received：25 March 2025，
  
  Revised：2025-07-23，
  
  Online First：27 August 2025，
  
  Published：25 October 2025
- 稿件说明：
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朱承治,袁梦瞳,薄耀龙等.基于改进精确扩散算法的虚拟电厂分布式二次调频策略[J].电力系统自动化,2025,49(20):149-160.

ZHU Chengzhi,YUAN Mengtong,BO Yaolong,et al.Distributed Secondary Frequency Regulation Strategy for Virtual Power Plant Based on Improved Exact Diffusion Algorithm[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):149-160.
朱承治,袁梦瞳,薄耀龙等.基于改进精确扩散算法的虚拟电厂分布式二次调频策略[J].电力系统自动化,2025,49(20):149-160. DOI： 10.7500/AEPS20250325004.

ZHU Chengzhi,YUAN Mengtong,BO Yaolong,et al.Distributed Secondary Frequency Regulation Strategy for Virtual Power Plant Based on Improved Exact Diffusion Algorithm[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):149-160. DOI： 10.7500/AEPS20250325004.

摘要

虚拟电厂的自动发电控制(AGC)可通过多类型资源协调控制来满足高比例新能源渗透电网的二次调频需求。为解决传统分布式AGC方法收敛不精确和收敛速度慢的问题，提出了一种考虑线路潮流和收敛加速的改进分布式算法。首先，对虚拟电厂的有功潮流进行线性化建模，并针对性构建了虚拟电厂AGC指令分解最优问题，在提高调频性能和经济性的同时保障电网安全运行。其次，为了进一步提高优化模型求解速度和精度，提出了基于Nesterov加速梯度的改进精确扩散算法。基于IEEE 33节点系统和中国浙江省台州市临海头门港虚拟电厂示范基地的仿真案例研究表明，所提算法不仅在响应精度和收敛速度上明显优于其他算法，且基于该算法的AGC系统在调频性能和经济性上也有显著提升。

Abstract

The automatic generation control (AGC) for virtual power plants (VPPs) can meet the secondary frequency regulation requirements in the power grid with high renewable energy penetration through coordinated control of multiple resources. To address the issues of inaccurate convergence and slow convergence of traditional distributed AGC methods

this paper proposes an improved distributed algorithm that incorporates line power flow and convergence acceleration. Firstly

a linearized model for the active power flow of the VPP is established. Accordingly

an optimal AGC command decomposition problem for the VPP is formulated to enhance frequency regulation performance and economic efficiency while ensuring the safe operation of the power grid. Secondly

an improved exact diffusion algorithm (EDA) based on the Nesterov accelerated gradient (NAG) method is proposed to further improve the solution speed and accuracy of the optimization model. Case studies based on the IEEE 33-bus system and a VPP demonstration base at Linhai Toumen Port in Taizhou of Zhejiang Province

China demonstrate that the proposed algorithm significantly outperforms other algorithms in both response accuracy and convergence speed. Furthermore

the AGC system based on this algorithm achieves significant improvements in both frequency regulation performance and economic efficiency.

关键词

Keywords

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