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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

通过集成RTEM与P2P能源交易模型并协同AGC系统提升电网频率支持

Enhancing Grid Frequency Support by Integrating RTEM and P2P Energy Trading Models in Coordination With AGC System

作者 Liza Debbarma · Sanjoy Debbarma · Kingshuk Roy · Siddhartha Deb Roy · P.P. Singh
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年2月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 频率安全 实时能源市场 自动发电控制 点对点能源交易 频率调节框架
语言:

中文摘要

在可再生能源和以逆变器为主导的电力系统中管理频率安全已成为一个紧迫的问题。此外,同步机组的退役导致调节市场中备用容量的可用性降低。本文提出了一个将实时能源市场(RTEM)与集中式自动发电控制(AGC)相协调的新型框架,以在配电网层面存在点对点(P2P)能源交易的情况下提升电网动态性能。假设实时能源市场作为一个每五分钟进行一次调度的离散自动发电控制系统运行。为了将点对点交易整合到微电网(MG)中以提供频率支持,本文开发了一个用户 - 产消者合同参与矩阵(CPCPM),其中该矩阵的元素代表产消者和消费者之间的合同电量。自动发电控制系统和以分布式能源资源为主导的微电网配备了分数阶控制器,以最小化区域控制误差。数值研究表明,所提出的频率调节框架在存在通信延迟和各种系统不确定性的情况下具有卓越的性能。进一步分析表明,动态实时能源市场和点对点能源交易模型与自动发电控制系统相结合,能够显著提升低惯量电网的动态性能。

English Abstract

Managing frequency security in renewable energy sources and inverter-dominated power systems has emerged as a pressing concern. Further, the decommissioning of synchronous units leads to a decreased availability of reserve capacity in the regulation market. This paper proposes a novel framework coordinating real-time energy market (RTEM) with a centralized automatic generation control (AGC) to enhance the grid dynamic performance in the presence of peer-to-peer (P2P) energy trading at the distribution level. The RTEM is assumed to behave as a discrete AGC system dispatching every five minutes. To integrate P2P trading within the microgrid (MG) for frequency support, a consumer-prosumer contract participation matrix (CPCPM) is developed, wherein the components of the CPCPM represent contracted power among prosumers and consumers. The AGC system and the distributed energy resources-dominated MG are outfitted with fractional-order controllers to minimize area control error. The numerical studies showcase the superior capability of the proposed frequency regulation framework in the presence of communication delays and various system uncertainties. Further analysis indicates that the involvement of dynamic RTEM and P2P energy trading models, alongside the AGC system, can notably enhance the dynamic performance of the low inertia grid.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角看,这项研究针对新能源并网系统的频率安全问题提出了创新性解决方案,与我司在光伏逆变器、储能系统及微电网领域的核心业务高度契合。

该论文提出的实时能源市场(RTEM)与自动发电控制(AGC)协调框架,为我司储能变流器和光伏逆变器产品的功能升级指明了方向。特别是其引入的点对点(P2P)能源交易机制和消费者-产消者合约参与矩阵(CPCPM),可直接应用于我司正在推进的"光储充一体化"和虚拟电厂解决方案中。通过在逆变器控制系统中集成分数阶控制器,能够更精准地响应频率波动,这对提升我司产品在低惯量电网中的调频能力具有重要参考价值。

从技术成熟度评估,该方案的理论框架完整,但实际应用仍面临挑战。五分钟调度周期的RTEM与毫秒级AGC响应的协调需要高性能边缘计算支持,这要求我司在下一代智能逆变器中强化本地决策能力。通信延迟问题的研究成果可指导我司优化设备间通信协议,提升系统鲁棒性。

对阳光电源而言,这项技术带来三重机遇:一是可增强产品的电网友好性,满足新型电力系统对分布式资源调频能力的要求;二是为进军电力辅助服务市场提供技术储备;三是支撑区域微电网和园区级能源管理系统的商业化落地。建议我司研发团队重点关注分数阶控制算法的工程化实现,以及P2P交易机制与现有EMS平台的集成方案,抢占技术制高点。