含荷电状态修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制

吕永青; 窦晓波; 杨冬梅; 何国鑫

doi:10.7500/AEPS20200811007

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含荷电状态修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 含荷电状态修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制
- Load-frequency Robust Control for Energy Storage Power Station Considering Correction of State of Charge and Communication Delay
- 电力系统自动化-方正平台 2021年45卷第10期页码：59-67
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.南瑞集团有限公司（国网电力科学研究院有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
  
  吕永青(1994—)，男，硕士研究生，主要研究方向：储能运行控制。E-mail：lvyongqing1994@foxmail.com
  窦晓波(1979—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：分布式电源（储能）变流器优化控制、分布式电源高渗透配电网、微电网运行控制与能量优化、智能变电站与电力通信。E-mail：dxb_2001@sina.com
  杨冬梅(1983—)，女，工程师，主要研究方向：电力系统自动化。E-mail：yangdongmei@sgepri.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  Abstract:
  To solve the coordination problems between energy storage power plant when participating in frequency regulation and traditional units and the influence of communication delay, this paper designs a load frequency robust control method for energy storage power ststion considering the correction of state of charge and communication delay. First, the regression and amendment link of state of charge (SOC) is designed to coordinate with traditional units when the energy storage power plant participates in the frequency control to realize the SOC margin adjustment. Then, considering the effect of communication delay, this paper designs a delay system model of regional power grid with regression and correction of SOC in energy storage power station. Secondly, considering the impact of communication delay on design performance of system control, the system robust controller is designed for load frequency control of energy storage power station based on the delayed marginal calculation of load frequency control system to restrain power disturbance of renewable energy sources and realize the quick recovery of system frequency. Finally, the simulation of load frequency control system is made in the MATLAB/Simulink platform, and the validity of the proposed strategy is verified.
  ()
- DOI：10.7500/AEPS20200811007
  中图分类号：
- 收稿日期：2020-08-11，
  
  修回日期：2021-01-03，
  
  网络出版日期：2021-02-18，
  
  纸质出版日期：2021-05-25
- 稿件说明：
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吕永青,窦晓波,杨冬梅等.含荷电状态修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制[J].电力系统自动化,2021,45(10):59-67.

LYU Yongqing,DOU Xiaobo,YANG Dongmei,et al.Load-frequency Robust Control for Energy Storage Power Station Considering Correction of State of Charge and Communication Delay[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):59-67.
吕永青,窦晓波,杨冬梅等.含荷电状态修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制[J].电力系统自动化,2021,45(10):59-67. DOI： 10.7500/AEPS20200811007.

LYU Yongqing,DOU Xiaobo,YANG Dongmei,et al.Load-frequency Robust Control for Energy Storage Power Station Considering Correction of State of Charge and Communication Delay[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(10):59-67. DOI： 10.7500/AEPS20200811007.

摘要

针对储能电站参与调频时与传统机组的协调问题及通信延迟产生的影响，设计了一种含荷电状态（SOC）修正和通信延迟的储能电站负荷频率鲁棒控制方法。首先，在储能电站参与频率控制过程设计SOC回归修正环节与传统机组进行协调而实现SOC裕度调节，同时考虑协调过程存在通信延迟问题，建立含储能电站SOC回归修正的区域电网延迟系统模型。其次，考虑通信延迟对于系统控制性能的影响，在负荷频率控制系统延迟边际计算的基础上，设计储能电站负荷频率控制的系统鲁棒控制器，对可再生能源功率扰动进行抑制并实现系统频率的快速恢复与偏差调节。最后，基于MATLAB/Simulink平台对负荷频率控制系统进行仿真验证，结果证明了所提方法的有效性。

Abstract

To solve the coordination problems between energy storage power stations when participating in frequency regulation and traditional units and the influence of communication delay

this paper designs a load frequency robust control method for energy storage power station considering the correction of state of charge and communication delay. Firstly

the regression and amendment link of state of charge (SOC) is designed to coordinate with traditional units when the energy storage power station participates in the frequency control to realize the SOC margin adjustment. Then

considering the effect of communication delay

this paper designs a delay system model of regional power grids with regression and correction of SOC in energy storage power stations. Secondly

considering the impact of communication delay on design performance of system control

the system robust controller is designed for load frequency control of energy storage power stations based on the delayed marginal calculation of the load frequency control system to restrain power disturbance of renewable energy sources and realize the quick recovery of system frequency. Finally

the simulation of the load frequency control system is implemented in the MATLAB/Simulink platform

and the validity of the proposed strategy is verified.

关键词

Keywords

references

劳焕景，张黎，赵彤，等 . 考虑分组控制和有序恢复的风电调频策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 16 ）： 114 - 120 .

LAO Huanjing ， ZHANG Li ， ZHAO Tong ， et al . Frequency regulation strategy for wind power considering grouping control and orderly recovery ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 16 ）： 114 - 120 .

MENG L X ， ZAFAR J ， KHADEM S K ， et al . Fast frequency response from energy storage systems—a review of grid standards， projects and technical issues ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 2 ）： 1566 - 1581 .

李建林，王上行，袁晓冬，等 . 江苏电网侧电池储能电站建设运行的启示［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 21 ）： 1 - 9 .

LI Jianlin ， WANG Shangxing ， YUAN Xiaodong ， et al . Enlightenment from construction and operation of battery energy storage station on grid side in Jiangsu power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 21 ）： 1 - 9 .

李建林，牛萌，王上行，等 . 江苏电网侧百兆瓦级电池储能电站运行与控制分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 2 ）： 28 - 35 .

LI Jianlin ， NIU Meng ， WANG Shangxing ， et al . Operation and control analysis of 100 MW class battery energy storage station on grid side in Jiangsu power grid of China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 28 - 35 .

李若，李欣然，谭庄熙，等 . 考虑储能电池参与二次调频的综合控制策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 8 ）： 74 - 82 .

LI Ruo ， LI Xinran ， TAN Zhuangxi ， et al . Integrated control strategy considering energy storage battery participating in secondary frequency regulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 8 ）： 74 - 82 .

YEUNTAE Y ， SEUNGMIN J ， GILSOO J . Dynamic inertia response support by energy storage system with renewable energy integration substation ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2020 ， 6 （ 2 ）： 260 - 266 .

KERDPHOL T ， RAHMAN F S ， WATANABE M ， et al . Robust virtual inertia control of a low inertia microgrid considering frequency measurement effects ［J］. IEEE Access ， 2019 ， 7 ： 57550 - 57560 .

胡泽春，谢旭，张放，等 . 含储能资源参与的自动发电控制策略研究［J］. 中国电机工程学报， 2014 ， 34 （ 29 ）： 5080 - 5087 .

HU Zechun ， XIE Xu ， ZHANG Fang ， et al . Research on automatic generation control strategy incorporating energy storage resources ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2014 ， 34 （ 29 ）： 5080 - 5087 .

MI Y ， HE X T ， HAO X Z ， et al . Frequency control strategy of multi-area hybrid power system based on frequency division and sliding mode algorithm ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution ， 2019 ， 13 （ 7 ）： 1145 - 1152 .

林嘉伟，王志新，张永 . 独立直流微电网中考虑不同容量的分布式储能系统能量控制策略［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 10 ）： 139 - 146 .

LIN Jiawei ， WANG Zhixin ， ZHANG Yong . Energy control strategy of distributed energy storage system considering different capacities in isolated DC microgrid ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 10 ）： 139 - 146 .

袁娜娜，王允建，张君，等 . 直流微网中基于SOC的改进下垂控制［J］. 电力系统保护与控制， 2019 ， 47 （ 15 ）： 17 - 23 .

YUAN Nana ， WANG Yunjian ， ZHANG Jun ， et al . Improved droop control based on SOC in DC microgrid ［J］. Power System Protection and Control ， 2019 ， 47 （ 15 ）： 17 - 23 .

米阳，李战强，刘红业，等 . 考虑通信故障的直流微电网多储能荷电状态动态均衡策略［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 10 ）： 3282 - 3290 .

MI Yang ， LI Zhanqiang ， LIU Hongye ， et al . State-of-charge dynamic balancing strategy for multi energy storage of DC micro-grid considering communication faults ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 3282 - 3290 .

BI K T ， YANG W L ， XU D Z ， et al . Dynamic SOC balance strategy for modular energy storage system based on adaptive droop control ［J］. IEEE Access ， 2020 ， 8 ： 41418 - 41431 .

WU Q F ， GUAN R Z ， SUN X F ， et al . SoC balancing strategy for multiple energy storage units with different capacities in islanded microgrids based on droop control ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2018 ， 6 （ 4 ）： 1932 - 1941 .

赵婵娟，王建平，孙伟，等 . 基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 3 ）： 32 - 39 .

ZHAO Chanjuan ， WANG Jianping ， SUN Wei ， et al . Networked control strategy of islanded microgrid based on distributed secondary control ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 3 ）： 32 - 39 .

CHEN J Q ， CHEN J . Tradeoff between delay margin and asymptotic tracking by PID control ［C］// 2020 IEEE European Control Conference （ECC）， May 12 - 15 ， 2020 ， Saint Petersburg ， Russia .

LI C T ， DUAN C ， CAO Y L . An efficient method for computing exact delay-margins of large-scale power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 6 ）： 4924 - 4927 .

窦晓波，葛浦东，全相军，等 . 计及不确定时滞的有源配电网无功电压鲁棒控制［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 5 ）： 1290 - 1300 .

DOU Xiaobo ， GE Pudong ， QUAN Xiangjun ， et al . Reactive power and voltage robust control for active distribution network considering uncertain delay ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 5 ）： 1290 - 1300 .

SINGH V P ， PANDEY S K ， AGRAWAL S ， et al . Impact of communication delay on load frequency control of interconnected power system ［C］// 2018 5th IEEE Uttar Pradesh Section International Conference on Electrical ， Electronics and Computer Engineering （UPCON）， November 2 - 4 ， 2018 ， Gorakhpur ， India .

WANG Y ， XU Y ， TANG Y ， et al . Aggregated energy storage for power system frequency control： a finite-time consensus approach ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 4 ）： 3675 - 3686 .

SONMEZ S ， AYASUN S ， NWANKPA C O . An exact method for computing delay margin for stability of load frequency control systems with constant communication delays ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 1 ）： 370 - 377 .

俞立 . 鲁棒控制：线性矩阵不等式处理方法［M］. 北京：清华大学出版社， 2002 .

YU Li . Robust control： processing method of linear matrix inequality ［M］. Beijing ： Tsinghua University Press ， 2002 .

WU M ， HE Y ， SHE J H . Stability analysis and robust control of time-delay systems ［M］. Berlin ， Germany： Springer Berlin Heidelberg ， 2010 .

AZIMI M M ， AFZALIAN A A ， GHADERI R . Robust decentralized networked control design for multi-area load frequency control ［C］// 2017 Iranian Conference on Electrical Engineering （ICEE）， May 2 - 4 ， 2017 ， Tehran ， Iran .

李欣然，黎淑娟，黄际元，等 . 储能电池参与电网二次调频的高效性评估［J］. 太阳能学报， 2019 ， 40 （ 9 ）： 2608 - 2615 .

LI Xinran ， LI Shujuan ， HUANG Jiyuan ， et al . Efficiency analysis of energy storage battery participating in secondary frequency regulation ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2019 ， 40 （ 9 ）： 2608 - 2615 .

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