Page 84 - 《中国电力》2026年第5期
P. 84

2026  年 第 59 卷



                 ˜   ˜     ˜     ˜     ˜     ˜     ˜          标 和 通 信 触 发 次 数 作 为 二 次 调 频 系 统 的 性 能 指
               Ω j,11  Ω j,12  Ω j,13  Ω j,14  Ω j,15  Ω j,16  Ω j,17
                                                      
                                                      
                     ˜     ˜                          
               
                ∗    Ω j,22  Ω j,23  0  0     0     0          [35]
                                                              标   。其中，前者反映了区域控制误差抑制的动
                                                      
                           ˜     ˜           ˜        
                                                      
                ∗     ∗    Ω j,33  Ω j,34  0  Ω j,36  0 
                                                      
                                                                           越小表明具有适当的偏差幅度和较
                                                              态性能，IAE
                                 ˜           ˜        
                ∗     ∗     ∗    Ω j,44  0  Ω j,46  0  ＜0
                                                      
                                                      
                                                      
                                       ˜     ˜                好的响应速度；后者则反映了二次调频系统对网
                 ∗   ∗     ∗     ∗    Ω j,55  Ω j,56  
                                                    0  
                                                      
                                             ˜        
                ∗     ∗     ∗     ∗     ∗             
               
                                            Ω j,66  0        络信道的占用率和响应的调频设备动作频次。
                                                      
                                                   ˜  
                 ∗     ∗     ∗     ∗     ∗     ∗   Ω j,77       4.1    不同控制方案下的控制性能对比
                                                      （15）
                                                                4.1.1    阶跃扰动场景
                  上式中各矩阵的具体形式见文献                  [33]，不再
                                                                    阶跃功率扰动场景如图             3  所示。VPP    储能参
              逐一解释。
                                                                与状态切换情形如图            4  所示，其中场景       1 为仅发
                  即使针对每个场景设计的              ETC  参数都能使得
                                                                电机参与二次调频；场景              2  为储能装置与发电机
              二次调频系统稳定，VPP            内储能资源过于频繁地
                                                                均参与二次调频。不同控制方案的                 ACE  响应如图    5
              接入/退出同样可能导致二次调频系统的运行轨
                                                                所示，两种       ETC  方案的触发间隔如图          6  所示，不
              迹趋向发散。因此，所提方案需要二次调频系统
                                                                同方法的控制性能对比如图                7  所示。结合图      5~7
              在任一场景内持续运行一段时间，称为驻留时间
                                                                可以得到，所提方法相较于固定触发阈值的                        ETC
              （dwell time，DT）。基于平均驻留时间（average
                                                                方 案  [11]  与  PTC  方 案  [12] ， IAE  指 标 上 升 了  0.38%  与
              dwell time，ADT）技术     [34] ，在任意两个场景间随
                                                                1.32%；尽管适当地牺牲了控制性能，但触发次数
              机切换的稳定条件由定理             2  给出。
                                                                分别减少了       216  次与  3 573  次，对应下降     8.17%  与
                  定理  2：对于给定标量        {s 1 , s 2 } ⊆ {1,2,··· ,S } (s ≠s )
                                                           2
                                                        1
                                                                59.55%。这是由于本文所提方案中，当系统状态
              以及   σ，γ，  ρ j,s 2  ＞0 (j=1, 2, 3)。如果存在满足不等
                                                                偏差逐渐收敛时，触发阈值自适应地增大以进一
              式（14）~（18）的标量          μ(μ＞1)、矩阵     K s 1  、  K s 2 、
                                                                步节约网络资源，并进一步地降低了调频设备的
                  、P、      、    、     ，则二次调频系统在运
                                                                动作频次。
              X j,s 2   Q s 2  W s 2  R s 2
              行场景{s , s }间随机切换是         H 稳定的。

                                         ∞
                      1
                         2
                                                                      阶跃扰动 (p.u.)  0.00             区域 2
                                                  }   （16）             0.10
                        {Q s 1  ,W s 1  , R s 1  }≤µ{Q s 2  ,W s 2  , R s 2  0.05                   区域 1；
                                                  }   （17）             −0.05
                        {Q s 2  ,W s 2  , R s 2  }≤µ{Q s 1  ,W s 1  , R s 1  −0.10  0  10  20  30  40  50  60
                             lnµ+(σ+λ)×(3τ)                                             时间/s
                         T d ≥               ≜ T d    （18）
                                                ¯
                                     λ                                  图 3   各区域功率扰动（阶跃扰动情形）
                     ¯ 为最小要求的平均驻留时间。
              式中：    T d                                               Fig. 3    Power disturbance in each area
                                                                                (step disturbance)
                  因此，所提异步切换事件触发控制参数的更

              新准则为：若二次调频系统在场景                  s 中的驻留时                  2
                                                1
              间超过    T d ，则当运行场景变换为          s 时，可更新相                  场景信号
                                              2
              应的   ETC  参数。                                             1
                                                                         0    10   20   30   40    50   60
                                                                                       时间/s
              4    算例仿真结果讨论                                                图 4   VPP  内储能装置参与状态
                                                                     Fig. 4    Participation status of energy storage
                                                                                  device in VPP
                  为验证所提方法的有效性，在                Matlab/Simulink
              环境下搭建两区域模型进行验证分析。相关仿真                             4.1.2    随机扰动场景
              参数参考文献        [33]，两个区域均包含储能装置。                       各区域功率扰动如图            8  所示。不同控制方案
              选取的对比方法为：a）本文所提方法；b）文献                     [11]   的动态响应如图         9~11 所示。所提方法相较于固定
              所提采用固定触发阈值的             ETC  方案；c）文献       [12]   触发阈值的       ETC  方案  [11]  与  PTC  方案  [12] ，IAE  指标
              所提   PTC  方案。此外，选择区域控制误差的平均                       虽然上升了      0.64%  与  1.46%，但触发次数则分别减
              绝对值误差积分（integral of absolute error，IAE）指          少了   124  次与  3 038  次，即网络信道占用率分别可
               80
   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89