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风电变流技术 储能系统 ★ 5.0

考虑频率约束的电力系统日前风电接纳能力评估

Day-Ahead Wind Power Admissibility Assessment of Power Systems Considering Frequency Constraints

作者 Hong Tan · Jiaxun Chen · Qiujie Wang · Hanli Weng · Zhenxing Li · Mohamed A. Mohamed
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2024年11月
技术分类 风电变流技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 风电接纳能力评估 频率约束 日前风电接纳 鲁棒可行区域 两阶段鲁棒优化
语言:

中文摘要

准确评估电力系统接纳风电的能力是系统参与日前风电市场并制定合理交易计划的重要依据。然而,现有评估方法未考虑系统的频率安全问题,导致交易结果执行过程中出现频率安全问题。本文提出一种考虑频率约束(FCs)的电力系统日前风电接纳能力(DWPA)评估方法。首先,通过系统扰动后频率偏差动态的振荡方程建立频率约束模型,并将其嵌入到日前风电接纳能力评估中。然后,提出风电出力的鲁棒可行域定义,并在此基础上建立系统运行风险模型。最后,基于两阶段鲁棒优化理论,提出考虑频率约束的电力系统日前风电接纳能力总体评估模型,并采用列与约束生成算法求解该问题。通过在IEEE 9节点和118节点电力系统上进行的仿真验证了所提方法的有效性。结果强调了考虑频率约束的重要性以及风电场提供虚拟惯量的积极性。

English Abstract

Accurately assessing power systems’ ability to accommodate wind power is an important basis for systems to participate in the day-ahead wind power market and make reasonable trading plans. However, existing assessment methods do not consider frequency security of systems, which leads to frequency security issues during the execution process of trading results. This paper proposes an assessment method for day-ahead wind power admissibility (DWPA) of power systems considering frequency constraints (FCs). First, a FCs model is established through the oscillation equation of frequency deviation dynamics after system disturbances, and embedded in the assessment of day-ahead DWPA. Then, a robust feasible region definition for wind power output is proposed, and a system operation risk model is developed based on it. Finally, based on the two-stage robust optimization theory, an overall assessment model for the DWPA of power systems considering FCs is proposed, and the column-and-constraint generation algorithm is used to solve the problem. The effectiveness of the proposed method was verified through simulations conducted on the IEEE 9-bus and 118-bus power systems. The results emphasized the importance of taking FCs into account and the enthusiasm of wind farms to provide virtual inertia.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项研究针对风电日前接纳能力评估中频率约束的缺失问题,提出了创新性的解决方案,对公司新能源并网与储能业务具有重要参考价值。

该论文的核心技术价值在于将频率安全约束嵌入日前市场交易计划,这与阳光电源的逆变器技术发展方向高度契合。研究中强调的"风电场提供虚拟惯量"机制,实质上与我司光伏逆变器的构网型技术路线异曲同工。阳光电源可将该评估方法应用于1+X储能系统的优化配置中,通过储能系统快速频率响应能力,弥补新能源高渗透率场景下的系统惯量不足问题,提升电网对新能源的接纳能力。

从技术成熟度看,论文采用的两阶段鲁棒优化理论和列约束生成算法已在电力系统优化领域得到验证,具备较强的工程应用基础。对阳光电源而言,可将此方法集成到PowerTitan储能系统的能量管理系统(EMS)中,开发具有频率安全评估功能的智能调度模块,为电网运营商提供更精准的新能源消纳方案。

技术挑战主要体现在:一是风光出力的不确定性建模需要大量历史数据支撑;二是实时频率动态监测对硬件采样精度要求较高;三是多时间尺度协调控制的算法复杂度较大。但这也为阳光电源带来差异化竞争机遇——通过将频率支撑功能深度集成到逆变器和储能产品中,打造具备"源网荷储"协同优化能力的系统级解决方案,在日前市场交易、辅助服务市场等新兴业务场景中抢占技术制高点。