基于主从博弈的新型电力系统惯量需求优化调度策略

赵正晖; 王夏楠; 齐步洋; 庞湃; 汪洋; 张千

doi:10.7500/AEPS20240626009

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基于主从博弈的新型电力系统惯量需求优化调度策略

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于主从博弈的新型电力系统惯量需求优化调度策略
- Optimal Scheduling Strategy for Inertial Demand of New Power System Based on Stackelberg Game
- 电力系统自动化 2025年49卷第7期页码：179-188
- 作者机构：
  
  1.江苏大学电气信息工程学院，江苏省镇江市 212013
  2.中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192
  3.江苏大学农业工程学院，江苏省镇江市 212013
- 作者简介：
  
  赵正晖(1990—)，男，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力系统运行优化与分析、电力市场。E-mail：zhzhao@ujs.edu.cn
  王夏楠(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：低惯量电力系统。E-mail：nan218394@163.com
  齐步洋（1993—），男，博士，高级工程师，主要研究方向：电力系统稳定性与规划技术。E-mail：qibuyanguom@163.com
  汪洋(1978—)，男，通信作者，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：分布式发电技术、智能配电网以及电力信息物理系统。E-mail：wangjust@ujs.edu.cn
- 基金信息：
  
  江苏省高等学校基础科学（自然科学）研究项目(23KJB210006);基金项目:镇江市重点研发计划（产业前瞻与共性关键技术）资助项目(GY2023001)
- DOI：10.7500/AEPS20240626009
  中图分类号：
- 收稿：2024-06-26，
  
  修回：2024-11-26，
  
  网络出版：2025-01-26，
  
  纸质出版：2025-04-10
- 稿件说明：
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赵正晖,王夏楠,齐步洋等.基于主从博弈的新型电力系统惯量需求优化调度策略[J].电力系统自动化,2025,49(7):179-188.

ZHAO Zhenghui,WANG Xianan,QI Buyang,et al.Optimal Scheduling Strategy for Inertial Demand of New Power System Based on Stackelberg Game[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(7):179-188.
赵正晖,王夏楠,齐步洋等.基于主从博弈的新型电力系统惯量需求优化调度策略[J].电力系统自动化,2025,49(7):179-188. DOI： 10.7500/AEPS20240626009.

ZHAO Zhenghui,WANG Xianan,QI Buyang,et al.Optimal Scheduling Strategy for Inertial Demand of New Power System Based on Stackelberg Game[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(7):179-188. DOI： 10.7500/AEPS20240626009.

摘要

新型电力系统相较于同步发电机主导的传统电力系统呈现出明显的低惯量、低阻尼等特征，给系统稳定运行带来了新的挑战。为保证系统维持较高的惯量水平，文中提出一种基于主从博弈的新型电力系统惯量需求优化调度策略。策略由领导者和追随者组成，其中，领导者框架解决调度经济成本最小化问题，追随者框架解决系统惯量配置最优问题。该模型考虑系统最小惯量需求，并配置额外惯量储备，以应对惯量不足的场景，同时确保额外补充惯量的经济收益和整体调度经济性最优。在评估系统惯量需求时，由于变流器接口资源所提供的惯量易受其多变工况影响，不利于系统最低惯量评估和系统惯量配置，为此提出虚拟惯量可靠性概念，根据不同运行工况给定虚拟惯量可靠性系数，以提高新能源发电厂惯量评估的准确性。算例结果表明，所提优化调度策略有助于提升系统运行时的频率稳定性并保证经济性。

Abstract

Compared with traditional power systems dominated by synchronous generators

new power systems exhibit distinct characteristics such as low inertia and low damping

which introduce new challenges to ensuring stable operation for the system. To ensure that the system maintains a high level of inertia during each time

this paper proposes an optimal scheduling strategy for the inertia demand of new power systems based on the Stackelberg game. The strategy consists of leaders and followers

where the leader framework solves the problem of minimizing scheduling economic costs

and the follower framework solves the problem of optimizing system inertia configuration. This model considers the minimum inertia demand of the system and configures additional inertia reserves to cope with the scenarios with insufficient inertia

while ensuring the economic benefits of additional supplementary inertia and the optimal overall scheduling economy. When evaluating the inertia demand of the system

the inertia provided by the inverter interface resources is easily affected by its variable operation conditions

which is not conducive to the minimum inertia evaluation and inertia configuration of the system. Therefore

the concept of virtual inertia reliability is proposed

and virtual inertia reliability coefficients are given according to different operation conditions to improve the accuracy of inertia evaluation in renewable energy power plants. Case studies validate the effectiveness of the proposed optimal scheduling strategy

demonstrating its ability to improve frequency stability during system operation while preserving economic efficiency.

关键词

Keywords

references

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