基于系统频率轨迹最优化的风电辅助调频反馈控制策略

高映洁; 许寅; 吴翔宇; 常政威

doi:10.7500/AEPS20240521004

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基于系统频率轨迹最优化的风电辅助调频反馈控制策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于系统频率轨迹最优化的风电辅助调频反馈控制策略
- Feedback Control Strategy for Wind Power Auxiliary Frequency Regulation Based on System Frequency Trajectory Optimization
- 电力系统自动化 2025年49卷第10期页码：198-207
- 作者机构：
  
  1.北京交通大学电气工程学院，北京市 100044
  2.国网四川省电力公司，四川省成都市 610041
- 作者简介：
  
  高映洁(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：含风电的局部电网极限生存。E-mail：gaoyingjie@bjtu.edu.cn
  许寅(1986—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：韧性电网、城市电力交通耦合、电力系统高性能计算等。E-mail：xuyin@bjtu.edu.cn
  吴翔宇(1990—)，男，通信作者，副教授，博士生导师，主要研究方向：微电网运行控制、新能源电力系统稳定分析与控制。E-mail：wuxiangyu@bjtu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司总部科技项目(5108-202218280A-2-270-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20240521004
  中图分类号：
- 收稿：2024-05-21，
  
  修回：2024-10-23，
  
  网络出版：2025-04-07，
  
  纸质出版：2025-05-25
- 稿件说明：
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高映洁,许寅,吴翔宇等.基于系统频率轨迹最优化的风电辅助调频反馈控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(10):198-207.

GAO Yingjie,XU Yin,WU Xiangyu,et al.Feedback Control Strategy for Wind Power Auxiliary Frequency Regulation Based on System Frequency Trajectory Optimization[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):198-207.
高映洁,许寅,吴翔宇等.基于系统频率轨迹最优化的风电辅助调频反馈控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(10):198-207. DOI： 10.7500/AEPS20240521004.

GAO Yingjie,XU Yin,WU Xiangyu,et al.Feedback Control Strategy for Wind Power Auxiliary Frequency Regulation Based on System Frequency Trajectory Optimization[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):198-207. DOI： 10.7500/AEPS20240521004.

摘要

为提高电力系统频率安全保障能力，风电需主动向系统提供一定的频率支撑。为此，文中提出一种基于系统频率轨迹最优化的风电辅助调频反馈控制策略。首先，建立了计及风电机组工作点偏移和调频死区的系统频率响应（SFR）模型。其次，基于SFR模型，采用一阶前向欧拉差分法构建差分离散化的最优系统频率轨迹优化模型，求解附加调频功率轨迹。然后，分析风电辅助调频反馈函数曲线规律及最优系统频率轨迹特性，推导反馈控制策略通用表达式，并进一步考虑实际频率控制中死区环节的影响，提出一种针对普通型死区的反馈函数修正方法，可集成到反馈控制策略框架中以准确描述风电机组频率支撑动态特性。最后，采用四机两区域算例进行仿真验证，结果表明所提策略及修正方法能有效改善系统频率响应动态特性，提高系统频率安全稳定性。

Abstract

In order to improve the frequency security guarantee ability of the power system

wind power needs to actively provide certain frequency support to the system. Therefore

this paper proposes a feedback control strategy for wind power auxiliary frequency regulation based on system frequency trajectory optimization. Firstly

the system frequency response (SFR) model considering shift of the wind turbine working point and dead band of the frequency regulation is established. Secondly

based on the SFR model

the first-order forward Euler difference method is used to construct a differential dispersion based optimal system frequency trajectory optimization model for solving the additional frequency regulation power trajectory. Then

the feedback function curve law of wind power auxiliary frequency regulation and the optimal system frequency trajectory characteristics are analyzed

and the general expression of the feedback control strategy is deduced. Furthermore

considering influence of the dead band in the practical frequency control

a feedback function correction method for the ordinary dead band is proposed

which can be integrated into the framework of feedback control strategy to accurately describe the dynamic characteristics of wind turbine frequency support. Finally

simulation verification is conducted using a four-machine two-area case

and the results show that the proposed strategy and correction method can effectively improve the dynamic characteristics of SFR and enhance the frequency security and stability of the system.

关键词

Keywords

references

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