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第48卷第12期2024年6月25日Vol.48No.12Jun.25，2024

DOI：10.7500/AEPS20230830008

基于NSGA-Ⅱ的飞轮-火电联合二次调频最优负荷分配策略

房方，刘渝斌，王冰玉，魏乐，李承霖

（华北电力大学控制与计算机工程学院，北京市102206）

摘要：为了在提升飞轮-火电联合二次调频性能的同时控制调频成本、减少飞轮损耗，面向飞轮-火

电联合系统，提出一种考虑自动发电控制(AGC)指令及电网频率偏差的基于多目标遗传算法的负

荷分配策略。该策略以电网调频偏差、飞轮-火电出力能量和、飞轮损耗为三层最小化目标，考虑火

电机组爬坡率及其负荷备用、飞轮荷电状态及其功率等约束条件，基于改进的非支配排序遗传算法

（NSGA-Ⅱ），通过AGC功率指令变化速度及频率偏差动态调整飞轮与火电出力权重系数，以频率

偏差及其变化方向调整飞轮虚拟下垂、惯性系数，求解飞轮-火电出力比例、飞轮下垂系数和飞轮惯

性系数。结合中国宁夏某电厂飞轮储能系统辅助火电机组调频现场AGC指令等历史数据，在双区

域两机系统模型上进行仿真实验，结果表明该负荷分配策略有效地减小了火电二次调频偏差和调

节时间，提升了调频性能，同时也有效地控制了系统出力能量及飞轮损耗。

关键词：火电；飞轮储能；调频；负荷分配策略；多目标遗传算法；虚拟下垂；虚拟惯性

0引言的特性影响。

针对储能辅助调频的不同状况和目标，许多研

随着“双碳”计划的实施，新能源大规模并网带

［1］究利用各种算法优化负荷分配出力相关目标，并取

来强不确定性和间歇性。同时，传统火力发电具

得了一定的成效。文献［6］提出了储能-机组联合调

有较强的热惯性，跟随自动发电控制（automatic

频分时段控制策略，针对AGC调频考核，合理控制

generationcontrol，AGC）指令较为吃力，电力系统

两系统在响应初期、爬坡期、稳定期及非考核期的动

面临着巨大的调频压力。储能电源可以快速吸收或

作时机和动作深度，使得综合调频性能提高3~

输出有功功率，响应调频指令，具有巨大的辅助调频

［2］4倍。文献［7］通过负荷和风电波动的预测，以最小

潜力。在推进储能辅助调频的研究应用中，负荷

的火电和储能周期损耗为优化目标进行功率负荷分

出力分配及控制策略设计成为两个重要课题。

配。文献［8］针对电网调频需求和储能电站SOC偏

在储能-火电的负荷出力分配中，常采用补偿法

差，以储能电站调频成本最小为目标，利用基于

或比例分配法，如文献［3］基于滤波时间常数模糊自

Pareto的多目标遗传算法求解各储能电站出力功

适应调节，将调频指令进行高低频分解后分别送至

率。文献［9］考虑主蒸汽流量和旋转备用容量对调

飞轮和火电机组响应，提升系统调频性能。文献［4］

频出力的影响，根据电网频率偏差来控制两系统出

通过分析储能死区和火电机组死区，将频率偏差分