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第44卷第8期电力自动化设备Vol.44No.8

2024年8月ElectricPowerAutomationEquipmentAug.2024❶

基于二维动态减载和双层MPC的风储

联合调频与功率优化分配

朱瑛，石琦，蔡寿国，卫志农，臧海祥

（河海大学电气与动力工程学院，江苏南京211100）

摘要：风机可以通过减载控制提供调频备用功率，但存在弃风量大的问题。为此，结合储能装置，设计了考虑

风速分区与储能荷电状态（SOC）的二维动态减载策略，在提供充足调频备用功率的同时减小了弃风功率。

在此基础上，结合双层模型预测控制（MPC）架构，提出了计及机组转矩波动的风储联合调频控制策略，上层

MPC将风电场视作整体，通过协调风储出力提升调频效果；下层MPC通过风电场内的功率优化分配以抑制

机组的转矩波动，保证调频性能的同时提高了机组运行稳定性。通过仿真分析验证了所提策略的有效性，结

果表明该减载策略具有更高的风能利用率，且在调频过程中通过机组的功率优化分配减小了机组的转矩波

动，提高了机组运行稳定性。

关键词：动态减载；双层MPC；风储联合调频；有功功率分配；转矩波动

中图分类号：TM614文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.202401013

0引言储能凭借其快速响应、控制灵活、双向出力等优

势为电网调频提供了新的途径。其中文献［6］在风

风电作为一种清洁能源在电网中的装机容量占

储协同调频的基础上对风机进行减载，同时储能依

比越来越高，大规模风电的接入降低了系统惯性，电

据荷电状态（stateofcharge，SOC）柔性调整出力，但

网依靠传统能源调频的能力逐渐减弱，同时风电出

［1］该策略下风机采用固定减载，缺乏灵活性；文献［7］

力的不确定性也降低了系统频率稳定性。

将储能引入风电调频，并通过对预测时段内调频成

风机可通过功率控制而具备一定的调频能力。

本进行优化，计算风电备用减载率，该减载策略综合

目前，风机参与调频的控制方式主要有虚拟惯性控

［2］考虑了风电与储能的调频成本，但其预测时段较长，

制、下垂控制、减载控制等。其中，风机的减载控

制通过降低输出实现有功备用，不会引起频率的二难以实现短时在线优化；文献［8］在风储联合调频下

次跌落。减载控制下的备用功率与最大功率的比值对风机实行动态减载策略，该减载策略考虑了自动

为减载率，文献［3］提出基于减载率变化的风电一次发电控制（automaticgenerationcontrol，AGC）调度

调频控制策略，通过改变减载率来消除风机传统一指令与储能调频功率，但缺乏对风机自身状态量的

次调频与减载功率跟踪曲线的交互影响，但该策略考量。上述文献在风储协同调频控制下对风机进行

未解决风电出力不确定下减载导致的弃风与备用不了减载控制，但均存在一定的局限性。

足问题。文献［4］提出了一种基于系统级共识的风在风储协调控制策略方面：文献［9］在风储协同

机减载控制，针对转子超速控制设计了全分布式的调频的基础上对风