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高PV渗透下考虑物理特性的PEM电解槽参与微电网调频的自适应调频策略
Adaptive Frequency Regulation Strategy for PEM Electrolyzers Considering Physical Characteristics in Microgrids with High PV Penetration
吴龙任洲洋李晨 · 高电压技术 · 2025年5月 · Vol.51
针对高光伏渗透下系统惯量不足与调频能力弱化问题，提出一种计及质子交换膜（PEM）电解槽物理特性的自适应调频策略。建立含双电层效应的PEM电解槽动态模型，结合其宽功率运行特性，构建PV-PEM协同储备功率架构以减少弃光。设计基于频率偏差及其变化率的自适应模糊惯量与一次调频控制模型，挖掘其快速响应潜力。耦合温度、压力控制系统与调频模型，分析稳态工作点对调频性能的影响。仿真表明，所提策略使系统最大频率偏差较无调频场景降低18.63%～25.60%，较传统下垂控制降低14.76%～16.61%。
解读: 该PEM电解槽自适应调频策略对阳光电源光储氢一体化系统具有重要应用价值。研究提出的PV-PEM协同储备功率架构可直接应用于SG系列光伏逆变器与电解槽的协同控制，减少弃光并提升系统经济性。基于频率偏差及变化率的自适应模糊控制思路可融入ST储能变流器的GFM构网型控制策略，增强高光伏渗透微电网的惯量支撑...
气囊式压缩超临界二氧化碳储能动态建模
Dynamic Modeling of Gasbag-Structured Compressed Supercritical Carbon Dioxide Energy Storage
Xiaoming Liu · Jun Liu · Yu Zhao · Kezheng Ren 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年12月
为缓解高渗透率可再生能源带来的不利影响，大规模长时储能系统（LSLD-ESSs）受到广泛关注。现有技术如抽水蓄能和压缩空气储能受限于地理条件。为此，气囊式压缩超临界二氧化碳储能（G-CSCES）被提出，但当前研究多集中于㶲经济性优化，且传统洞穴式模型不适用于G-CSCES，限制了其在辅助服务中的应用。本文提出包含热力学与功率动态的G-CSCES综合动态模型，以提升其在电力系统频率调节中的适用性，并在实际系统上验证了模型有效性。
解读: 该G-CSCES动态建模技术对阳光电源PowerTitan储能系统和ST系列储能变流器具有重要参考价值。研究提出的热力学与功率动态综合模型可为阳光电源储能系统的频率调节功能提供新思路，特别是在构网型GFM控制和虚拟同步机VSG技术中，可借鉴其动态响应建模方法优化控制算法。该技术突破传统地理限制的长时...
面向快速频率响应的模块化电池性能感知控制
Performance-Aware Control of Modular Batteries for Fast Frequency Response
Yutong He · Guangchun Ruan · Haiwang Zhong · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年4月
模块化电池可聚合用于电力系统的频率调节。尽管利用电池模块的闲置容量具有显著经济效益，但其在动态运行效率与老化特性上的异质性仍带来优化挑战，且快速频率响应需在秒级完成实时决策。本文提出一种性能感知的电池模块调度方法，通过混合整数二次约束规划模型，综合考虑电池组及变换器的导通损耗与开关损耗，并结合基于循环的老化模型，引入老化次梯度计算与线性化方法量化频繁充放电下的老化成本。基于真实电池数据的案例研究表明，相比传统方法，该方法可降低功率损耗成本28%–57%，减少电池老化成本4%–15%，并有效改善荷...
解读: 该模块化电池性能感知控制技术对阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。研究提出的混合整数二次约束规划模型可优化阳光电源储能系统在电网调频服务中的模块调度策略，通过精确量化变换器导通损耗与开关损耗，结合循环老化模型，可显著提升ST变流器在快速频率响应场景下的经济性...
利用新型PID滑模结构实现含水电机组多区域电力系统的分散频率调节
Decentralized Frequency Regulation by Using Novel PID Sliding Mode Structure in Multi-Area Power Systems With Hydropower Turbines
Dao Trong Tran · Anh-Tuan Tran · van van Huynh · Ton Duc do · IEEE Access · 2025年1月
本文提出利用PID滑模面的新型滑模控制SMC设计,用于含水电机组多区域电力系统EPS的频率调节,考虑随机负荷条件、参数变化和匹配不确定性。采用Lyapunov理论和新型线性矩阵不等式LMI技术数学分析全局系统稳定性。通过趋近律方法采用鲁棒策略确保即使在负荷需求变化下频率偏差收敛至零。尽管存在参数变化和随机负荷条件,控制目标仍可实现,突显所提方法鲁棒性。该策略相比包括PI、双PI和PD滑模面的传统SMC实现更低超调、更快响应时间和降低抖振效应。三区域EPS仿真验证所提方案在匹配不确定性下实现稳定鲁...
解读: 该频率调节技术对阳光电源储能系统调频应用有重要参考价值。阳光PowerTitan储能系统参与电网一次调频和二次调频,需要快速准确的频率响应控制。PID滑模控制的低超调和快响应特性与阳光储能调频性能指标一致。LMI稳定性分析方法可应用于阳光构网型控制器的参数设计和稳定性验证。该研究验证的抖振降低技术对...
含储能风电场的暂态频率协调控制策略
Transient Frequency Coordinated Control Strategy for Wind Farm Augmented with Energy Storage
Tong Wang · Zhenyu Sun · Zhe Lv · Wei Zhao 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年3月
为提高短路故障后风电储能系统的频率响应能力，提出一种协调控制策略。首先，分析了风电储能功率对频率上升阶段频率变化率以及恢复阶段频率极值的影响。基于该分析，引入与频率扰动严重程度相关的可变权重系数，建立用于确定风电储能参考功率的优化模型。随后，评估了风力发电机组在故障穿越和稳态运行期间的调频能力。通过考虑转子能量平衡得出风力发电的参考功率，再将该值与风电储能参考功率进行比较，以确定所需的参考功率。最后，在四机两区域系统和某特定地区的实际系统上进行了仿真。结果表明，所提出的控制策略能有效减小频率波动...
解读: 该风储协调控制策略对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有直接应用价值。研究中超级电容与电池的功率分配逻辑可优化ST储能系统的混合储能配置方案，快速惯性支撑由超级电容响应，持续一次调频由电池承担，提升频率响应速度。协调控制机制可集成到阳光电源构网型GFM控制策略中，增强风光...
微电网二级控制与通信QoS的协同优化：信息物理系统的跨层视角
Co-Optimization of Microgrid Secondary Control and Communication QoS: A Cross-Layer Perspective in Cyber–Physical System
作者未知 · IEEE Transactions on Industrial Informatics · 2025年1月
在采用分层控制的微电网（一种典型的信息物理电力系统，CPPS）中，信息层面的故障可能会以跨层的方式导致物理系统受损。特别是在极端条件下，通信设施的可靠性可能会受到威胁，导致服务质量（QoS）下降，并随后以跨层的方式扰乱频率和电压调节。本文提出了一种针对服务质量、频率调节和电压调节的协同优化技术，该技术包括：1）一个专门的信息物理电力系统模型，用于定量分析资源分配对物理状态（特别是频率和电压）的跨层影响；2）一个多目标公式，旨在提高服务质量，同时尽量减少对物理状态调节的影响；3）一种权重调整的模型...
解读: 从阳光电源微电网解决方案的业务视角来看，该论文提出的信息-物理系统跨层协同优化技术具有重要的工程应用价值。当前，阳光电源的光储一体化系统在分层控制架构下，通信层故障确实可能引发物理层的频率和电压失稳，特别是在极端天气或电网扰动场景下，这一跨层级联效应会直接影响系统可靠性和并网性能。 该研究的核心创...
面向孤岛微电网频率调节服务的量化通信区域供冷系统分布式事件触发控制
Distributed Event-Triggered Control of District Cooling Systems for the Frequency Regulation Service of Islanded Microgrids With Quantization Communication
Jinshuo Su · Peipei Yu · Hongcai Zhang · Hui Liu · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
区域供冷系统（DCS）作为具有显著调节灵活性的需求侧负荷，有望为孤岛微电网提供频率调节服务。然而，现有DCS控制方法因持续通信和大量数据传输导致通信负担过重，且未实现各DCS间的公平功率参与，可能导致部分系统因过度使用调节能力而提前退出，恶化频率响应。为此，本文提出一种基于量化通信的分布式事件触发控制策略，在降低通信频次与数据量的同时，保障功率分配公平性及用户舒适度。该策略通过事件触发机制减少通信次数，采用量化通信压缩数据传输，并使各DCS功率调节比收敛至参考值以实现公平参与。理论分析证明了系统...
解读: 该分布式事件触发控制技术对阳光电源PowerTitan储能系统及微电网解决方案具有重要应用价值。文章提出的量化通信与事件触发机制可直接应用于ST系列储能变流器的并联控制，显著降低通信带宽需求（减少60%以上数据传输），优化多储能单元协同调频性能。公平功率分配策略可避免单台设备过度响应导致的SOC失衡...
基于新型三参数特性曲线的光伏电源频率调节与最大功率点跟踪统一策略
A Unified Strategy for Frequency Regulating and MPPT for Photovoltaic Sources Based on a Novel Three-Parameter Characteristic Curve
Yihao Zhu · Hongda Cai · Pengcheng Yang · Yongzhi Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月
大规模光伏（PV）并网会降低系统惯性和电能质量，导致频率波动加剧、稳定性下降。为此，本文提出一种光伏电源频率调节与最大功率点跟踪（MPPT）的统一控制策略，以提供电网辅助服务。该策略采用一种新型三参数PV特性曲线的迭代有功功率控制（APC）方法，可实时重构光伏发电模型，明确系统频率、输出功率与工作电压间的关系，具备高精度、快收敛和强可解释性。所提自适应控制策略可根据实时辐照变化自主切换频率调节与MPPT模式，无需额外传感器，有效提升太阳能利用效率与频率调节能力，并避免模式切换时的控制器振荡。硬件...
解读: 该三参数特性曲线统一控制策略对阳光电源SG系列光伏逆变器和ST储能系统具有重要应用价值。其核心创新在于实现频率调节与MPPT的自适应切换，可直接应用于SG系列逆变器的控制算法优化，提升电网辅助服务能力。该策略无需额外传感器即可实时重构光伏模型，与阳光电源现有MPPT算法形成互补，特别适合大型地面电站...
面向多样化通信问题的虚拟电厂频率调节中信息物理融合设计
Cyber-Physical Integration Design for Frequency Regulation in Virtual Power Plants Facing Diverse Communication Issues
Jinrui Guo · Chunxia Dou · Dong Yue · Zhijun Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年7月
通过聚合需求侧分布式能源资源形成的虚拟电厂（VPPs）在电力系统调频方面具有很大潜力。然而，由于实际通信网络的复杂性，诸如随机丢包和恶意网络攻击等各种通信问题可能会导致不理想的电力调度和不准确的动态控制。这给虚拟电厂参与调频带来了巨大挑战。为克服这些障碍，我们提出一种信息 - 物理融合设计，以实时、可靠的方式促进虚拟电厂调频。首先，我们提出了一种在云 - 边协作下针对丢包问题的虚拟电厂电力调度与通信资源分配联合设计方案。即在物理层，我们提出了丢包情况下的虚拟电厂电力调度方法；在信息层，我们制定了...
解读: 该信息物理融合频率调节技术对阳光电源PowerTitan储能系统和虚拟电厂解决方案具有重要应用价值。研究提出的通信-控制联合优化架构可直接应用于ST系列储能变流器的AGC调频功能，通过优化通信资源调度应对5G/4G网络时延和丢包问题，提升分布式储能集群的频率响应速度和鲁棒性。针对网络攻击的防护设计可...
基于预设功率的下垂控制用于改善逆变器在大扰动下的一次频率调节
Preset Power Based Droop Control for Improving Primary Frequency Regulation of Inverters Under Large Disturbances
Lei Liu · Xianjue Luo · Liansong Xiong · Junming Guo 等6人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2025年3月
摘要：下垂控制逆变器在一次调频过程中，通过提供与频率偏差（FD）成正比的调频（FR）功率来减小暂态和稳态频率偏差。然而，采用功率 - 频率下垂机制时，只有以增大频率偏差为代价来增加调频功率，才能消除扰动负载与逆变器调度指令之间的差距，而这样的频率偏差很容易超过相关继电器阈值。为解决这一问题，本文提出了一种基于预设功率的下垂控制方案，该方案在发生大扰动事件之初，通过在有功功率环中快速预设一个恒定功率来修正调度指令。利用预设功率框架，调整后的调度指令能显著抑制大部分不平衡功率；因此，传统下垂控制可以...
解读: 从阳光电源业务视角看，该论文提出的预设功率下垂控制技术对我司光伏逆变器和储能系统的一次调频性能提升具有重要应用价值。当前新能源装机占比快速提升，电网对逆变器参与频率调节的要求日益严格，传统下垂控制在大扰动工况下易导致频率偏差超限，触发继电保护动作，影响电网稳定性和新能源消纳。 该技术的核心创新在于...
满足能力曲线要求的多同步发电机与分布式能源并网电力系统弹性分布式控制
Resilient Distributed Control for Power Systems With Multiple Synchronous Generators and DERs Satisfying Capability Curve Requirements
Theodoros E. Kavvathas · George C. Konstantopoulos · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年12月
本文针对包含多个同步发电机（SG）和逆变器接口分布式能源（DER）的电力系统提出了一种新型分布式积分控制器，该控制器可确保电网频率恢复、电压调节和精确的功率分配，同时满足各单元能力曲线对有功和无功功率施加的技术/运行约束。考虑到整个电力系统的通用非线性动态模型，并且仅考虑同步发电机和分布式能源之间的邻域通信，所提出的控制器利用不变集理论（纳古莫定理）进行了合理设计，从本质上保证了能力曲线约束，避免了现有文献中常用的可能导致不稳定的饱和单元。此外，还对闭环系统稳定性进行了研究，以证明对于不同的控制...
解读: 该弹性分布式控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的分布式积分控制器可直接应用于多储能单元协同控制场景，通过分布式协同机制实现功率快速响应，增强系统对通信延迟和量测噪声的鲁棒性，这与阳光电源储能系统在新型电力系统中的应用需求高度契合。能力曲线...
抗拒DoS攻击与通信延迟的混合电力系统虚拟惯性辅助频率调节
Resilient Ratio Control Assisted Virtual Inertia for Frequency Regulation of Hybrid Power System Under DoS Attack and Communication Delay
Pawan Kumar Pathak · Anil Kumar Yadav · Innocent Kamwa · IEEE Transactions on Industry Applications · 2024年10月
由于存在拒绝服务（DoS）攻击和通信时延（CTD），基于火电厂与风电场的混合电力系统（HPS）在面临风电波动和负荷变化时，其频率调节可能无法得到保障，在最糟糕的情况下，整个系统可能会失稳。本文提出了一种鲁棒比例 - 积分（PI）控制器，以补偿通信时延的影响，并且首次采用了基于智能模糊逻辑辅助比例控制的虚拟惯量（VI）来应对拒绝服务攻击。该控制器的设计采用了受物理启发的优化方法——菲克定律优化（FLO），并利用哈里托诺夫定理来确定控制器的最大和最小边界。通过考虑各种实际场景来评估所提出控制设计的有...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文所提出的虚拟惯量技术与网络安全防护机制对我们在新能源并网控制领域具有重要的参考价值。随着光伏、风电等新能源在电网中的渗透率不断提升，系统惯量不足导致的频率稳定问题日益凸显，而论文提出的模糊逻辑辅助的虚拟惯量控制策略，恰好契合了我们储能变流器和光伏逆变器产品在电网支撑...
基于4H-SiC衬底SH-SAW谐振器的超低功耗高优值数字控制可调谐振荡器
Ultralow-Power Consumption High FoM Digitally Controlled Tunable Oscillator Utilizing SH-SAW Resonator Based on 4H-SiC Substrate
Zonglin Wu · Yubo Zhang · Shuxian Wu · Hangyu Qian 等6人 · IEEE Transactions on Electron Devices · 2025年7月
本文介绍了一种基于钽酸锂（LiTaO₃）/二氧化硅（SiO₂）/4H - 碳化硅（4H - SiC）多层衬底上的水平剪切表面声波（SH - SAW）谐振器的近吉赫兹、低功耗、低相位噪声数控振荡器。所制作的表面声波（SAW）谐振器实现了高达3916的最大品质因数（Bode - $Q_{\max}$）。SAW谐振器的高Q值使振荡器具备低相位噪声和低功耗的特性。采用皮尔斯振荡器以适配单端口SH - SAW谐振器的不对称结构。在标称配置下，所制作的振荡器在输出频率984 MHz、偏移10 kHz、100...
解读: 从阳光电源的业务视角分析，这项基于4H-SiC基底的超低功耗数字可控振荡器技术具有重要的战略参考价值。该技术的核心亮点在于利用碳化硅（SiC）基底实现了微瓦级功耗（最低66.4μW）和优异的相位噪声性能，这与我司在SiC功率器件领域的技术积累形成潜在协同。 在分布式光伏和储能系统中，大量分布式传感...