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储能系统技术 强化学习 ★ 5.0

基于深度强化学习的储能控制用于区域间振荡阻尼

Deep Reinforcement Learning-Based Control of Energy Storage for Interarea Oscillation Damping

作者 Abu Shouaib Hasan · Rui Fan · Di Wu
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2025年2月
技术分类 储能系统技术
技术标签 强化学习
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 区间振荡 储能配置与控制 深度强化学习 电网稳定性 振荡抑制
语言:

中文摘要

随着电力消耗的不断增加以及输电投资的不足,如今的电力系统运行状态更接近其极限,这引发了对影响系统稳定性的区域间振荡问题的担忧。本文提出了一种用于增强区域间振荡阻尼的新型储能配置与控制方法。通过结合留数分析和主导模式分析,我们能够确定有利于提升阻尼性能的储能配置位置。为应对控制参数固定和阻尼不足等挑战,我们提出采用基于深度强化学习的方法进行储能控制。利用先进的基于引导替代梯度的进化策略,以稳健、高效且可重复的方式训练学习智能体。同时采用并行计算来加快训练过程。所提出的策略已在中型和大型系统上进行了测试。所提出的方法在20秒的时间范围内有效抑制了各种区域间振荡,从而避免了系统崩溃,切实增强了电网稳定性。

English Abstract

With the increasing electricity consumption and lack of transmission investment, today's power systems are operated much closer to their limits, raising concerns of inter-area oscillations that deteriorate the system stability. This article presents a novel energy storage placement and control approach for enhanced damping of interarea oscillations. Combining the residual analysis and dominant mode analysis, we are able to identify the advantageous locations for placing energy storage that achieve improved damping performance. To overcome the challenges, such as fixed control parameters and insufficient damping, we propose to use a deep reinforcement learning-based approach for energy storage control. A state-of-the-art guided surrogate-gradient-based evolutionary strategy is used to train a learning agent in a robust, efficient, and reproducible manner. Parallel computing is also adopted to speed up the training process. The proposed strategy has been tested on both medium and large-scale systems. The proposed methods have demonstrated their effectiveness in mitigating various interarea oscillations within a timeframe of 20 s, thereby averting system collapse and enhancing power grid stability effectively.
S

SunView 深度解读

从阳光电源储能系统业务视角来看,这项基于深度强化学习的区域间振荡抑制技术具有重要战略价值。随着新能源渗透率提升和电网运行接近极限状态,区域间振荡已成为威胁大规模新能源并网稳定性的关键问题,这与我司储能系统的核心应用场景高度契合。

该技术的核心价值在于两个维度的突破:首先,通过残差分析与主导模态分析结合的储能选址方法,可为我司提供精准的储能系统部署策略,优化项目投资回报率;其次,深度强化学习控制方法突破了传统固定参数控制的局限性,能够实时适应电网复杂工况,这对提升我司PowerTitan、PowerStack等储能产品的智能控制能力具有直接应用价值。论文验证的20秒内抑制振荡的快速响应能力,恰好匹配储能系统毫秒级至秒级的功率调节特性。

从技术成熟度评估,深度强化学习在电力系统的应用尚处于工程化初期,主要挑战包括:训练数据的代表性、算法在实际电网环境中的鲁棒性验证、以及与现有能量管理系统(EMS)的集成。但论文采用的进化策略训练方法和并行计算架构显示出良好的工程化潜力。

对阳光电源而言,这代表着重要的技术机遇窗口。建议将该技术纳入储能系统高级控制功能路线图,重点关注与我司iSolarCloud平台的集成,开发面向电网辅助服务市场的差异化解决方案。同时可考虑与高校合作建立联合实验室,在新一代储能变流器PCS中预留AI控制接口,抢占技术制高点。