基于鲁棒模型预测控制的配电网虚拟电厂一次频率控制策略

庄紫麟; 窦晓波; 丁泉; 戴睿鹏; 曹健; 肖小龙

doi:10.7500/AEPS20240724008

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基于鲁棒模型预测控制的配电网虚拟电厂一次频率控制策略

规模化灵活资源虚拟电厂 | 更新时间：2026-02-28

- 基于鲁棒模型预测控制的配电网虚拟电厂一次频率控制策略
- Primary Frequency Control Strategy of Distribution-level Virtual Power Plant Based on Robust Model Predictive Control
- 电力系统自动化 2025年49卷第20期页码：136-148
- 作者机构：
  
  1.东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210096
  2.国网无锡供电公司，江苏省无锡市 214061
- 作者简介：
  
  庄紫麟(2000—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统稳定与控制。E-mail：220222762@seu.edu.cn
  窦晓波(1979—)，男，通信作者，教授，博士生导师，主要研究方向：分布式电源高渗透配电网、分布式发电与微电网、分布式电源(储能)变流器优化控制。E-mail：xiaobodou@seu.edu.cn
  丁泉(1979—)，男，高级工程师，博士研究生，主要研究方向：微电网及主动配电网运行控制、综合能源系统运行与能量管理。E-mail：quan-ding@sac-china.com
- 基金信息：
  
  江苏省碳达峰·碳中和科技创新专项资助项目(BE2023093-2)
- DOI：10.7500/AEPS20240724008
  中图分类号：
- 收稿：2024-07-24，
  
  修回：2025-01-14，
  
  网络首发：2025-03-07，
  
  纸质出版：2025-10-25
- 稿件说明：
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庄紫麟,窦晓波,丁泉等.基于鲁棒模型预测控制的配电网虚拟电厂一次频率控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(20):136-148.

ZHUANG Zilin,DOU Xiaobo,DING Quan,et al.Primary Frequency Control Strategy of Distribution-level Virtual Power Plant Based on Robust Model Predictive Control[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):136-148.
庄紫麟,窦晓波,丁泉等.基于鲁棒模型预测控制的配电网虚拟电厂一次频率控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(20):136-148. DOI： 10.7500/AEPS20240724008.

ZHUANG Zilin,DOU Xiaobo,DING Quan,et al.Primary Frequency Control Strategy of Distribution-level Virtual Power Plant Based on Robust Model Predictive Control[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(20):136-148. DOI： 10.7500/AEPS20240724008.

摘要

为充分发挥各类异构分布式能源(DER)的特点，并利用配电网的可调节能力提供更优的调频辅助服务，文中提出一种面向配电网虚拟电厂(DLVPP)的一次频率控制策略。首先，对跟网型和构网型异构DER进行适用于聚合控制的建模。其次，利用推导的聚合条件，结合各DER的响应时间、系统拓扑及调频容量等参数，采用自适应解聚合分配策略，将期望总特性分解到各DER。然后，基于鲁棒模型预测控制（RMPC）设计本地控制器，以提升系统在外部扰动及模型不确定性存在时的鲁棒性，同时在满足设备级瞬态约束的前提下，使各设备精确匹配本地期望特性。最后，仿真结果表明，所提策略显著改善了一次调频特性，兼顾了本地动态特性，实现了异构DER的统一聚合频率控制，为配电网参与调频辅助服务提供了有效方案。

Abstract

To fully leverage the characteristics of various types of heterogeneous distributed energy resources (DERs) and utilize the adjustable capacity of the distribution network to provide superior frequency regulation auxiliary services

this paper proposes a primary frequency control strategy of distribution-level virtual power plants (DLVPPs). First

models suitable for aggregated control are developed for grid-following and grid-forming heterogeneous DERs. Next

leveraging the derived aggregation conditions and considering factors such as the response time

system topology

and frequency regulation capacity of each DER

an adaptive disaggregation allocation strategy is employed to decompose the total expected characteristics into each DER. Then

a local controller is designed based on robust model predictive control (RMPC) to enhance the system robustness in the presence of external disturbances and model uncertainties. Meanwhile

on the premise of meeting the device-level transient constraints

each device can precisely match the local expected characteristics. Finally

simulation results demonstrate that the proposed strategy significantly improves the primary frequency regulation characteristics while considering the local dynamic characteristics

and achieves unified aggregated frequency control of heterogeneous DERs

providing an effective solution for the distribution network participating in frequency regulation auxiliary services

关键词

Keywords

references

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