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储能系统技术 储能系统 下垂控制 调峰调频 ★ 5.0

基于数据驱动状态空间映射的风电场下垂-惯性频率调节可行域评估

Droop-Inertia Frequency Regulation Feasible Region Assessment for Wind Farm Based on Data-Driven State Space Mapping

作者 Zhongguan Wang · Jiachen Liu · Li Guo · Xiaodi Zang · Xialin Li · Chengshan Wang
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年7月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统 下垂控制 调峰调频
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 风电场 一次频率调节 可行域 数据驱动方法 Koopman算子理论
语言:

中文摘要

可再生能源在电力系统中的渗透率不断提高,这使得风电场提供频率支撑成为必要。考虑到风力发电机组(WTs)的复杂协调以及频率响应的时变特性,有必要评估风电场的一次频率调节(PFR)能力并构建可行区域。为应对基于物理的方法中参数不完整以及现有数据驱动方法可解释性不足的挑战,本文提出了一种用于风电场的基于数据驱动的状态空间映射方法,以构建下垂系数和惯性系数的可行区域,并通过迭代方案确定最优系数。基于库普曼算子理论(KOT),将一次频率调节的非线性模型转化为线性升维形式,从而可以利用测量数据进行实时评估。仿真结果验证了所提方法具有求解速度快、不依赖物理参数以及对训练数据要求较低的优点。

English Abstract

Increasing penetration of renewable resources integrated into power systems has necessitated frequency support from wind farms. Considering the complex coordination of wind turbines (WTs) and time-variant characteristics of frequency response, it is necessary to assess the primacy frequency regulation (PFR) capability and construct feasible region for wind farms. To cope with the challenges of incomplete parameters in physical-based methods and inadequate interpretability in existing data-driven methods, this paper develops a data-driven state space mapping method for wind farms to construct feasible region of droop and inertia coefficients, and the optimal coefficients are determined by using an iterative scheme. Based on the Koopman operator theory (KOT), nonlinear model of PFR is transformed into a linear lift-dimension form, which can implement assessment with measurement data in real-time. The simulation results validate that the proposed method has the advantages of fast solving, independence from physical parameters, and lower requirements of training data.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角看,这项基于数据驱动状态空间映射的风电场频率调节技术具有重要的战略参考价值。随着我国"双碳"目标推进,新能源渗透率持续提升,电网对风光储系统的一次调频能力提出了更高要求。该论文提出的下垂-惯量系数可行域评估方法,为解决新能源参与电网频率支撑这一核心问题提供了新思路。

该技术的核心价值在于通过Koopman算子理论将非线性调频模型转化为线性高维形式,实现了无需完整物理参数的实时评估。这与阳光电源在光伏逆变器和储能变流器领域的技术需求高度契合。我们的1+X模块化逆变器和液冷储能系统同样面临复杂的多机协调控制和时变特性挑战,该方法的数据驱动特性可降低对精确模型的依赖,快速求解特性能够支撑毫秒级的频率响应决策。

从应用前景看,该技术可直接移植到光储电站的虚拟惯量控制和一次调频功能优化中。阳光电源可将其集成到智慧能源管理系统,实现风光储多能互补场景下的协同调频能力评估,提升电站参与电力辅助服务市场的竞争力。特别是在构网型储能系统开发中,该方法可用于动态确定最优虚拟惯量和下垂系数,平衡频率支撑能力与设备安全裕度。

技术挑战主要在于训练数据质量要求和工程化实现。需要验证该方法在光伏出力波动、储能SOC约束等复杂边界条件下的鲁棒性,并与我们现有的有功-频率控制策略进行深度融合。建议开展联合研究,推动该技术在新能源并网控制领域的产业化落地。