百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型

周校聿; 刘娆; 鲍福增; 张明泽; 王海霞; 李卫东

doi:10.7500/AEPS20210626004

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百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型

百兆瓦级储能系统建模分析与调控运行技术 | 更新时间：2025-06-16

- 百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型
- Joint Optimization Model for Hundred-megawatt-level Energy Storage Participating in Dual Ancillary Services Dispatch of Power Grid
- 电力系统自动化 2021年45卷第19期页码：60-69
- 作者机构：
  
  大连理工大学电气工程学院，辽宁省大连市 116024
- 作者简介：
  
  周校聿(1997—)，女，硕士研究生，主要研究方向：大规模储能参与电力系统有功调度。E-mail：legz@mail.dlut.edu.cn
  刘娆(1967—)，女，通信作者，硕士，副教授，主要研究方向：互联系统运行控制与评价、现代电力系统调频理论与实践及电力系统运行状态可视化。E-mail：liuraoruyi@163.com
  鲍福增(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：机器学习算法在电力系统运行分析中的运用。E-mail：22009010@mail.dlut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(2020YF-34);已申请国家发明专利（申请号(202110434599.X);202110555225.3;202110889856.9
- DOI：10.7500/AEPS20210626004
  中图分类号：
- 收稿日期：2021-06-26，
  
  修回日期：2021-08-13，
  
  网络出版日期：2021-09-07，
  
  纸质出版日期：2021-10-10
- 稿件说明：
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周校聿,刘娆,鲍福增等.百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型[J].电力系统自动化,2021,45(19):60-69.

ZHOU Xiaoyu,LIU Rao,BAO Fuzeng,et al.Joint Optimization Model for Hundred-megawatt-level Energy Storage Participating in Dual Ancillary Services Dispatch of Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(19):60-69.
周校聿,刘娆,鲍福增等.百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务调度的联合优化模型[J].电力系统自动化,2021,45(19):60-69. DOI： 10.7500/AEPS20210626004.

ZHOU Xiaoyu,LIU Rao,BAO Fuzeng,et al.Joint Optimization Model for Hundred-megawatt-level Energy Storage Participating in Dual Ancillary Services Dispatch of Power Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(19):60-69. DOI： 10.7500/AEPS20210626004.

摘要

电化学储能是高比例可再生能源电网提高灵活性与稳定性的有效资源之一。文中建立含电网侧百兆瓦级大规模电化学储能的多资源多辅助服务联合优化调度模型，在设计储能参与调峰与频率响应双重辅助服务调度原则的基础上，解决多时间尺度协同调度问题，进行频率响应中储能调控参数的影响分析与选择，提出联合调度的简化优化模型。利用迭代思想，将非线性优化问题转化为两阶段主子问题求解。算例结果表明，所提出的百兆瓦级储能参与电网双重辅助服务优化方法可充分利用储能资源，在提高频率安全水平的同时，增强可再生能源的消纳能力，提升系统运行的经济性。

Abstract

Electrochemical energy storage is one of the effective resources to improve the flexibility and stability of power grids with high proportion of renewable energy. A joint optimal dispatch model with multi-resource participating in multi-ancillary services containing hundred-megawatt-level of large-scale electrochemical energy storage in the power grid is established. On the basis of designing the dispatch principle of energy storage participating in dual ancillary services which are peak shaving and frequency response

the problem of multi-time scales cooperative dispatch is solved. By analyzing the influence of control parameters of energy storage on frequency response

the control parameters of energy storage are selected

and a simplified optimization model of joint dispatch is proposed. Using the iterative idea

the nonlinear optimization problem is transformed into a two-stage solution of the main-problem and the sub-problem. The case results show that the proposed optimization method of hundred-megawatt-level energy storage participating in dual ancillary services of power grids can make full use of energy storage resources. While improving the safety of frequency

this method enhances the capacity of renewable energy consumption and improves the economy of system operation.

关键词

Keywords

references

IRENA （2020）. Renewable capacity statistics 2020 ［R］. Abu Dhabi ： International Renewable Energy Agency （IRENA）， 2020 .

曾鸣，王永利 . 综合能源系统助力实现“30·60”目标［J］. 电力决策与舆情参考， 2021 （ 1 ）： 49 - 54 .

ZENG Ming ， WANG Yongli . The integrated energy system will help achieve the “30·60” goal ［J］. Power Policy and Public Opinion Reference ， 2021 （ 1 ）： 49 - 54 .

SALKUTI S R . Comparative analysis of electrochemical energy storage technologies for smart grid ［J］. Telecommunication Computing Electronics and Control ， 2020 ， 18 （ 4 ）： 2118 - 2124 .

孟祥飞，庞秀岚，崇锋，等 . 电化学储能在电网中的应用分析及展望［J］. 储能科学与技术， 2019 ， 8 （增刊1 ）： 38 - 42 .

MENG Xiangfei ， PANG Xiulan ， CHONG Feng ， et al . Application analysis and prospect of electrochemical energy storage in power grid ［J］. Energy Storage Science and Technology ， 2019 ， 8 （ Supplement 1 ）： 38 - 42 .

孙玉树，张国伟，唐西胜，等 . 风电功率波动平抑下的MPC双储能控制策略研究［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 3 ）： 571 - 578 .

SUN Yushu ， ZHANG Guowei ， TANG Xisheng ， et al . Research on MPC and daul energy storage control strategies with wind power fluctuation mitigation ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 3 ）： 571 - 578 .

贺鸿杰，张宁，杜尔顺，等 . 电网侧大规模电化学储能运行效率及寿命衰减建模方法综述［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 12 ）： 193 - 207 .

HE Hongjie ， ZHANG Ning ， DU Ershun ， et al . Review on modeling method for operation efficiency and lifespan decay of large-scale electrochemical energy storage on power grid side ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 12 ）： 193 - 207 .

国家发改委，国家能源局 . 关于加快推动新型储能发展的指导意见（征求意见稿）［EB/OL］.［ 2021-04-22 ］. http：//www.gov.cn/xinwen/2021-04/22/content_5601283.htm http://www.gov.cn/xinwen/2021-04/22/content_5601283.htm .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Guiding opinions on accelerating the development of new energy storage （draft for comments）［EB/OL］. ［ 2021-04-22 ］. http：//www.gov.cn/ xinwen/2021-04/22/content_5601283.htm http://www.gov.cn/xinwen/2021-04/22/content_5601283.htm .

TAN Yingjie ， KASHEM M ， CIUFO P ， et al . Enhanced frequency regulation using multilevel energy storage in remote area power supply systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 1 ）： 163 - 170 .

徐少华，李建林，宋新甫，等 . 大规模储能系统提升西北地区可再生能源消纳能力分析［J］. 电力建设， 2018 ， 39 （ 4 ）： 67 - 74 .

XU Shaohua ， LI Jianlin ， SONG Xinfu ， et al . Large-scale energy storage system help to improve northwest area’s renewable energy absorption ability ［J］. Electric Power Construction ， 2018 ， 39 （ 4 ）： 67 - 74 .

张舒鹏，董树锋，徐成司，等 . 大规模储能参与电网调频的双层控制策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 19 ）： 55 - 62 .

ZHANG Shupeng ， DONG Shufeng ， XU Chengsi ， et al . Bi-level control strategy for power grid frequency regulation with participation of large-scale energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 19 ）： 55 - 62 .

孟高军，赵宇，吴田，等 . 大规模储能电站参与电力系统自动发电控制的协调控制策略优化研究［J］. 可再生能源， 2021 ， 39 （ 2 ）： 270 - 277 .

MENG Gaojun ， ZHAO Yu ， WU Tian ， et al . Research on coordination control strategy optimization of large-scale energy storage power station participating in automatic generation control of power system ［J］. Renewable Energy Resources ， 2021 ， 39 （ 2 ）： 270 - 277 .

张圣祺，袁蓓，徐青山，等 . 规模化储能参与下的电网二次调频优化控制策略［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 5 ）： 82 - 88 .

ZHANG Shengqi ， YUAN Bei ， XU Qingshan ， et al . Optimal control strategy of secondary frequency regulation for power grid with large-scale energy storages ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 5 ）： 82 - 88 .

于昌海，吴继平，杨海晶，等 . 规模化储能系统参与电网调频的控制策略研究［J］. 电力工程技术， 2019 ， 38 （ 4 ）： 68 - 73 .

YU Changhai ， WU Jiping ， YANG Haijing ， et al . Frequency regulation strategy for power grid incorporating large-scale energy storage ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2019 ， 38 （ 4 ）： 68 - 73 .

谢敏，韦薇，李建钊，等 . 储能电站参与能量-调频市场联合调度模式研究［J］. 电力建设， 2019 ， 40 （ 2 ）： 20 - 28 .

XIE Min ， WEI Wei ， LI Jianzhao ， et al . Research on combined dispatching mode of energy storage in energy market and regulation market ［J］. Electric Power Construction ， 2019 ， 40 （ 2 ）： 20 - 28 .

黄际元，李欣然，曹一家，等 . 考虑储能参与快速调频动作时机与深度的容量配置方法［J］. 电工技术学报， 2015 ， 30 （ 12 ）： 454 - 464 .

HUANG Jiyuan ， LI Xinran ， CAO Yijia ， et al . Capacity allocation of energy storage system considering its action moment and output depth in rapid frequency regulation ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2015 ， 30 （ 12 ）： 454 - 464 .

马智慧，李欣然，谭庄熙，等 . 考虑储能调频死区的一次调频控制方法［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2102 - 2115 .

MA Zhihui ， LI Xinran ， TAN Zhuangxi ， et al . Integrated control of primary frequency regulation considering dead band of energy storage ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2102 - 2115 .

LIU Liu ， LI Weidong ， BA Yu ， et al . An analytical model for frequency nadir prediction following a major disturbance ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 2527 - 2536 .

郭晓 . 考虑空间分布的快速频率响应备用配置研究［D］. 大连：大连理工大学， 2019 .

GUO Xiao . Research on optimal allocation for fast frequency response reserve considering spatial distribution ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2019 .

姚晨悦 . 基于退役电池补偿的燃气轮机频率响应研究［D］. 大连：大连理工大学， 2020 .

YAO Chenyue . Research on frequency response of gas turbine based on retired battery compensation ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2020 .

刘柳，李卫东，唱友义，等 . 大功率缺失下频率最低点估计的低阶仿真模型［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 17 ）： 78 - 83 .

LIU Liu ， LI Weidong ， CHANG Youyi ， et al . Low-order simulation model for frequency nadir estimation with high power deficit ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 17 ）： 78 - 83 .

王霞，应黎明，卢少平 . 考虑动态频率约束的一次调频和二次调频联合优化模型［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2858 - 2867 .

WANG Xia ， YING Liming ， LU Shaoping . Joint Optimization model for primary and secondary frequency regulation considering dynamic frequency constraint ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2858 - 2867 .

刘建平，王旭斌，吴岩，等 . 含风电和储能的电力系统安全约束机组组合问题研究［J］. 现代电力， 2015 ， 32 （ 5 ）： 48 - 55 .

LIU Jianping ， WANG Xubin ， WU Yan ， et al . Research on security-constrained unit commitment of power systems with wind farm and energy storage ［J］. Modern Electric Power ， 2015 ， 32 （ 5 ）： 48 - 55 .

沈洁，李广凯，侯耀飞，等 . 钒液流电池建模及充放电效率分析［J］. 电源技术， 2013 ， 37 （ 6 ）： 1001 - 1003 .

SHEN Jie ， LI Guangkai ， HOU Yaofei ， et al . Vanadium redox flow battery modeling and charge-discharge efficiency analysis ［J］. Chinese Journal of Power Sources ， 2013 ， 37 （ 6 ）： 1001 - 1003 .

李蓓，郭剑波，惠东，等 . 液流储能电池在电网运行中的效率分析［J］. 中国电机工程学报， 2009 ， 29 （ 35 ）： 1 - 6 .

LI Bei ， GUO Jianbo ， HUI Dong ， et al . Efficiency analysis of redox flow battery applied in power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2009 ， 29 （ 35 ）： 1 - 6 .

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