计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略

段潇涵; 孙丹; 赵琛; 年珩

doi:10.7500/AEPS20230808006

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略
- Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits
- 电力系统自动化 2024年48卷第5期页码：58-67
- 作者机构：
  
  浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
  
  段潇涵(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：储能并网及其控制技术。E-mail：22210049@zju.edu.cn
  孙丹(1975—)，女，通信作者，博士，教授，主要研究方向：可再生能源并网控制技术。E-mail：sundan@zju.edu.cn
  赵琛(1997—)，男，博士研究生，主要研究方向：可再生能源主动支撑控制。E-mail：eezhaochen@zju.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2021YFC3100304)
- DOI：10.7500/AEPS20230808006
  中图分类号：
- 收稿：2023-08-08，
  
  修回：2023-11-01，
  
  网络出版：2024-01-03，
  
  纸质出版：2024-03-10
- 稿件说明：
移动端阅览
段潇涵,孙丹,赵琛等.计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略[J].电力系统自动化,2024,48(5):58-67.

DUAN Xiaohan,SUN Dan,ZHAO Chen,et al.Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(5):58-67.
段潇涵,孙丹,赵琛等.计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略[J].电力系统自动化,2024,48(5):58-67. DOI： 10.7500/AEPS20230808006.

DUAN Xiaohan,SUN Dan,ZHAO Chen,et al.Multi-state Interval Optimization Strategy for Energy Storage Clusters Considering Frequency Regulation Capability and Economic Benefits[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(5):58-67. DOI： 10.7500/AEPS20230808006.

摘要

可再生能源发电系统的快速增长使得电力系统的频率安全面临着挑战。针对分布式储能集群二次调频过程中所面临的问题，提出一种计及调频能力和经济效益的储能集群多状态区间优化策略。该策略依据荷电状态将所有储能单元划分为多个状态区间，再结合自动发电控制指令及各区间的极限功率确定优化区间。针对非优化区间内的单元，输出功率直接由出力优先级确定；针对优化区间内的单元，利用反映调频成本和整体荷电状态的目标函数及约束条件完成最优求解，从而确定输出功率。仿真结果表明，所提策略能大大减小控制中心的运算量，功率分配结果能有效提升储能集群的二次调频能力，同时提升储能集群的经济效益。

Abstract

The rapid growth of renewable energy generation systems makes the frequency safety of power systems face challenges. Aiming at the problems faced in the secondary frequency regulation process of distributed energy storage clusters

a multi-state interval optimization strategy for energy storage clusters considering frequency regulation capability and economic benefits is proposed. This strategy divides all energy storage units into multi-state intervals according to the state of charge (SOC) and then determines the optimized interval combining the automatic generation control (AGC) instructions and the limit power of each interval. For energy storage units in non-optimized intervals

the output power can be directly determined by the output priority. For energy storage units in the optimized intervals

the constraints and synthetic objective function reflecting frequency regulation cost and overall SOC are used to complete the optimal solution to determine the output power. Simulation results demonstrate that the proposed strategy can greatly reduce the calculation of the control center

and the power distribution results can effectively improve the secondary frequency regulation capability of energy storage clusters

while improving the economic benefits of energy storage clusters.

关键词

Keywords

references

万灿，宋永华 . 新能源电力系统概率预测理论与方法及其应用［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 1 ）： 2 - 16 .

WAN Can ， SONG Yonghua . Theories， methodologies and applications of probabilistic forecasting for power systems with renewable energy sources ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 1 ）： 2 - 16 .

杜敏，刘绚，周元刚 . 考虑极端事件下的高比例可再生能源电力系统韧性增强策略［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 12 ）： 19 - 27 .

DU Min ， LIU Xuan ， ZHOU Yuangang . Resilience enhancement strategy for power system with high proportion of renewable energy considering extreme events ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 19 - 27 .

ZHAO C ， SUN D ， ZHANG X ， et al . A two-stage power distribution scheme of multiple wind farms participating in primary frequency regulation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 6 ）： 5009 - 5021 .

ZHAO C ， SUN D ， ZHANG L ， et al . Two-stage optimal reactive power control of large-scale wind farm to mitigate voltage dip induced frequency excursion ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 1 ）： 730 - 733 .

AZIZIVAHED A ， AREFI A ， GHAVIDEL S ， et al . Energy management strategy in dynamic distribution network reconfiguration considering renewable energy resources and storage ［C］// 2020 IEEE Power & Energy Society General Meeting （PESGM）， August 2-6 ， 2020 ， Montreal， Canada .

王凯丰，谢丽蓉，乔颖，等 . 电池储能提高电力系统调频性能分析［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 1 ）： 174 - 181 .

WANG Kaifeng ， XIE Lirong ， QIAO Ying ， et al . Analysis of frequency regulation performance of power system improved by battery energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 1 ）： 174 - 181 .

严干贵，王铭岐，段双明，等 . 考虑荷电状态恢复的储能一次调频控制策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 21 ）： 52 - 61 .

YAN Gangui ， WANG Mingqi ， DUAN Shuangming ， et al . Primary frequency regulation control strategy of energy storage considering state of charge recovery ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 21 ）： 52 - 61 .

ZHAO H Y ， HONG M G ， LIN W ， et al . Voltage and frequency regulation of microgrid with battery energy storage systems ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 414 - 424 .

杨德健，王鑫，严干贵，等 . 计及调频死区的柔性风储联合频率控制策略［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 17 ）： 4646 - 4656 .

YANG Dejian ， WANG Xin ， YAN Gangui ， et al . Flexible frequency regulation scheme of DFIG embed battery energy storage system considering deadbands ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 17 ）： 4646 - 4656 .

肖家杰，李培强，毛志宇 . 基于模糊分配因子的电池储能参与二次调频策略［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 9 ）： 3568 - 3575 .

XIAO Jiajie ， LI Peiqiang ， MAO Zhiyu . Battery energy storage participating in secondary frequency regulation based on fuzzy allocation factor ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 9 ）： 3568 - 3575 .

GUAN M Y . Scheduled power control and autonomous energy control of grid-connected energy storage system （ESS） with virtual synchronous generator and primary frequency regulation capabilities ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 2 ）： 942 - 954 .

李建林，武亦文，王楠，等 . 吉瓦级电化学储能电站研究综述及展望［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 19 ）： 2 - 14 .

LI Jianlin ， WU Yiwen ， WANG Nan ， et al . Review and prospect of gigawatt-level electrochemical energy storage power station ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 19 ）： 2 - 14 .

温可瑞，李卫东，孙乔，等 . 用户侧分布式储能参与一次调频的日内前瞻-值函数近似策略［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 20 ）： 33 - 42 .

WEN Kerui ， LI Weidong ， SUN Qiao ， et al . Intra-day lookahead-value function approximation strategy of user-side distributed energy storage participating in primary frequency regulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 20 ）： 33 - 42 .

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 .

严干贵，刘莹，段双明，等 . 电池储能单元群参与电力系统二次调频的功率分配策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 14 ）： 26 - 34 .

YAN Gangui ， LIU Ying ， DUAN Shuangming ， et al . Power distribution strategy for battery energy storage unit group participating in secondary frequency regulation of power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 14 ）： 26 - 34 .

陈雪梅，陆超，刘杰，等 . 考虑调频性能考核的储能-机组联合调频控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 10 ）： 3383 - 3391 .

CHEN Xuemei ， LU Chao ， LIU Jie ， et al . Control strategy considering AGC performance assessment for BESS coordinated with thermal power unit in AGC ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 10 ）： 3383 - 3391 .

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 .

HIRASAWA T ， OBARA S ， NAGANO K ， et al . Development of an optimum operation algorithm for smart house with storage battery control based on demonstration tests ［C］// 2018 IEEE Electrical Power and Energy Conference （EPEC）， October 10-11 ， 2018 ， Toronto， Canada ： 1 - 6 .

张圣祺，刘何毓，汪飞，等 . 面向电网二次调频需求的“PXP”储能集群分布式均衡控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 3 ）： 886 - 898 .

ZHANG Shengqi ， LIU Heyu ， WANG Fei ， et al . A balancing control strategy for “power-X-power” energy storage cluster in system load frequency control ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 3 ）： 886 - 898 .

李军徽，侯涛，严干贵，等 . 计及调频成本和荷电状态恢复的多储能系统调频功率双层优化［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 23 ）： 8020 - 8032 .

LI Junhui ， HOU Tao ， YAN Gangui ， et al . Two-layer optimization of frequency modulation power in multi-battery energy storage system considering frequency modulation cost and recovery of state of charge ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 23 ）： 8020 - 8032 .

ZHANG Z X ， ZHANG C ， NIAN H ， et al . Hybrid SOC balancing control strategy in MMC-UPQC system with distributed energy storage ［C］// 2021 24th International Conference on Electrical Machines and Systems （ICEMS）， October 31-November 3 ， 2021 ， Gyeongju， Korea ： 2453 - 2458 .

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 .

DOZEIN M G ， DE CORATO A M ， MANCARELLA P . Virtual inertia response and frequency control ancillary services from hydrogen electrolyzers ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 3 ）： 2447 - 2459 .

陈浩，贾燕冰，郑晋，等 . 规模化储能调频辅助服务市场机制及调度策略研究［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3606 - 3617 .

CHEN Hao ， JIA Yanbing ， ZHENG Jin ， et al . Research on market mechanism and scheduling strategy of frequency regulation auxiliary service of large-scale energy storage ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 10 ）： 3606 - 3617 .

HE G N ， CHEN Q X ， KANG C Q ， et al . Optimal bidding strategy of battery storage in power markets considering performance-based regulation and battery cycle life ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2016 ， 7 （ 5 ）： 2359 - 2367 .

HUANG S ， WU Q W ， GUO Y F ， et al . Hierarchical active power control of DFIG-based wind farm with distributed energy storage systems based on ADMM ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 1528 - 1538 .

李笑竹，陈来军，杜锡力，等 . 考虑退役动力电池衰减特性的新能源场站群共享储能长期规划配置［J］. 太阳能学报， 2022 ， 43 （ 5 ）： 499 - 509 .

LI Xiaozhu ， CHEN Laijun ， DU Xili ， et al . Study on long-term planning of shared energy storage at power generation considering attenuation characteristics of retired power batteries ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2022 ， 43 （ 5 ）： 499 - 509 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

考虑资源运行特性的可调节负荷调峰调频优化控制策略

NON-AGC机组协同AGC机组的高峰调度模型

考虑调频-激励不确定性的EV集群与机组协同调频鲁棒优化模型