Optimal Allocation of Virtual Inertia and Droop Control for Renewable Energy in Stochastic Look-Ahead Power Dispatch
为了稳定以可再生能源为主的电力系统的频率，新颁布的电网规范要求可再生能源通过虚拟惯性仿真或下垂控制提供频率支持。由于RES长期预测存在较大误差，需要在线滚动配置RES的频率控制参数，在稳定系统频率的前提下提高运行经济性。为了解决这一问题，本文提出了一种频率约束随机前瞻电力调度（FCS-LAPD）模型，制定的RESS和储能系统（ESS）的频率控制参数作为调度变量，它可以优化分配的虚拟惯性和下垂系数的RESS和ESS。在该FCS-LAPD模型中，使用高斯混合模型（GMM）来表征RESS的不确定性。根据频率控制参数确定所需备用，并根据预测发电量适当调整备用成本系数，实现备用分配。由于频率最低点约束的非线性，提出了一种凸壳近似方法来线性化它，并保证可行性。所提出的FCS-LAPD最终被视为二次规划的一个实例，可以有效地解决。通过对改进的IEEE 24节点系统和中国某省级电力系统的算例分析，验证了该模型的有效性。
2022-11-30 cs.SY eess.SY
Assessing the impact of inertia and reactive power constraints in generation expansion planning
在通往具有高可再生能源渗透率和最终碳中和的电力系统的道路上，越来越多的同步发电被目前不提供系统惯性或无功功率支持的可变可再生发电所取代。这可能会在不久的将来造成严重的电力系统稳定性问题，而爱尔兰等可再生能源普及率高的国家已经面临这些挑战。因此，本文旨在回答的问题，明确包括惯性和无功功率的限制，在发电扩展规划是否会影响未来的电力系统的最优容量组合。为此，我们提出了新的低碳扩展发电优化（LEGO）模型，它明确占：单位承诺约束，频率变化率（RoCoF）的惯性要求和虚拟惯性提供，以及，二阶锥规划（SOCP）近似的交流潮流，占无功功率约束。一个说明性的案例研究强调，忽视惯性和无功功率的限制，在发电扩展规划可能会导致额外的系统成本，系统infeantimes，扭曲的最佳资源分配和无法达到既定的政策目标。
2020-07-09 cs.SY eess.SY
Assigning Shadow Prices to Synthetic Inertia and Frequency Response Reserves from Renewable Energy Sources
世界各地的现代电网，特别是在英国等岛屿，在脱碳的道路上面临着一个主要问题：由于可再生能源（RES）的整合，系统惯性水平显着降低。鉴于大多数可再生能源（如风能和太阳能）通过电力电子转换器与电网解耦，它们自然不会对系统惯性产生影响。然而，RES可以通过适当地控制转换器来支持电网稳定性，但是目前不存在RES提供这种支持的市场激励。在本文中，我们开发了一种方法，以最佳方式清除市场的辅助服务频率控制，同时明确考虑参与电网形成和电网以下逆变器为基础的技术。我们提出了一个数学框架，允许计算影子价格的辅助服务提供了一个池的不同的供应商：同步和合成惯性，增强的频率响应（例如，从削减RES）和传统的主要频率响应（例如，由热发电机）。几个案例研究运行在一个简化的英国系统，以说明这种定价方案的适用性和好处。
2022-08-09 cs.SY eess.SY math.OC
Inertia Pricing in Stochastic Electricity Markets
维持可再生主导的电力系统的稳定性需要从非同步资源（例如，电池，风力涡轮机）除了传统上由同步资源提供的惯性（例如，热发电机）。然而，在随机电力市场中，考虑到可再生能源（RES）的不确定性，惯性供应的定价还没有研究。为了填补这一研究空白，本文制定了一个机会约束的随机机组组合模型的惯性需求和计算的平衡能量，备用和惯性价格使用凸对偶。数值实验的说明性系统和一个修改的IEEE 118节点系统显示所提出的定价机制的性能。通过允许新的虚拟惯性供应商对系统惯性需求做出贡献，总运营成本降低。此外，建议的随机电力市场内部RES的不确定性，这产生额外的成本降低，通过共同优化能源，储备和惯性采购。
2022-04-11 cs.SY eess.SY
Long-Term Recurrent Convolutional Network-based Inertia Estimation using Ambient Measurements
传统的同步电机逐渐被基于变流器的可再生资源所取代。因此，同步转动惯量作为一个重要的时变量，对现代电力系统的稳定性有着重要的影响。随着可再生能源的日益集成，传统电力系统的动态特性发生了变化，因此，利用数学模型估计系统惯性变得更加困难。在本文中，我们提出了一种新的学习辅助惯性估计模型的基础上，长期递归卷积网络（LRCN），使用系统的频率和相电压测量。所提出的方法使用非侵入式探测信号扰动系统和收集环境测量与相量测量单元（PMU）训练建议LRCN模型。在IEEE 24节点系统上进行了案例研究。在信噪比为60dB的条件下，基于LRCN的惯性估计模型的估计精度为97.56%，均方误差为0.0552。此外，在45dB的低信噪比下，所提出的学习辅助惯性估计模型仍然能够达到93.07%的高精度。
2021-12-02 cs.SY eess.SY
Analysis of power system inertia estimation in high wind power plant integration scenarios
如今，电力系统的惯性正在改变，这是由可再生能源，主要是风力和光伏发电厂取代传统的单位。这一事实显著地影响了在功率不平衡下的电网频率响应。因此，可再生能源发电厂的新频率控制策略正在开发中，以模仿传统发电厂在这种突发事件下的行为。这些方法通常被称为“虚拟惯性仿真技术”。本文分析了不同的惯性估计方法对电力系统惯性估计的影响，讨论了在新的供电侧环境下各种方法的适用性和一致性。所建模的电力系统包括常规机组和风力发电厂，包括符合当前混合发电场景的风频控制策略。结果表明，所有考虑的方法提供了一个准确的结果，以估计等效惯量的基础上旋转发电机组直接连接到电网。然而，显着的差异时，发现频率控制策略包括在风力发电厂从电网解耦。在这种方式中，作者认为，它是必要的，以定义替代惯性估计方法，包括虚拟惯性仿真。本研究也提供了广泛的讨论和结果。
2020-05-05 cs.SY eess.SY
Frequency Security Assessment in Power Systems With High Penetration of Renewables Considering Spatio-Temporal Frequency Distribution
Hohai University（河海大学）；Tsinghua University（清华大学）；Wuhan University（武汉大学）
本文提出一种基于有效节点惯性参数的频率安全评估方法，通过分析暂态扰动下的频率特性，提出系统级频率安全指标并验证其有效性。
2026-04-29 cs.SY eess.SY
Stability Enhancement in Weak Grids with High Renewable Penetration: Synchronous Condenser vs. Converter-based Technologies
Hitachi（日立）
本文对比研究了同步调相机与具备电网形成能力的STATCOM、E-STATCOM在高可再生能源渗透率弱电网中提供电网支撑服务、增强电网稳定性的性能。
2026-08-10 cs.SY eess.SY
Understanding Regional Inertia Dynamics in CAISO from Real Grid Disturbances
The University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文通过分析CAISO真实扰动驱动的频率数据，研究区域惯性分布及频率动态，揭示其与可再生能源和鸭曲线的关系，强调区域惯性监测的重要性。
2025-11-26 cs.SY eess.SY
Dynamic Estimation of Power System Inertia Distribution Using Synchrophasor Measurements
间歇性可再生能源在现代电力系统中的集成增长非常快。用零到低可变可再生能源替换同步发电机大大降低了系统惯性。在大型系统中，惯性分布可能变化很大，低惯性区域更容易受到频偏的影响，从而带来甩负荷和发电跳闸的风险。因此，有必要对系统的惯性及其分布进行实时评估和量化。提出了一种基于同步相量测量单元（PMU）的动态系统惯量估计方法。建议的惯性估计方法是使用电气距离和聚类算法，它考虑了测量相对于馈入负载的位置和振荡的影响。在估计过程中还确定了惯性中心（COI）区域和低惯性区域。采用DSATools的核心模块-暂态安全分析工具（TSAT）对IEEE 24节点系统进行了不同负荷配置的数值仿真，验证了该方法的有效性。
2020-06-20 cs.SY eess.SP eess.SY
Sizing of Energy Storage System for Virtual Inertia Emulation
将可再生能源注入到传统的同步发电系统中会降低整个系统的惯性，并对其主频率响应的稳定性产生负面影响。降低的惯性是由于在一些基于可再生能源的系统中缺乏惯性。为了保持系统的稳定性，我们需要将频率保持在允许的范围内，并保持较低的转动惯量。一些作者在文献中使用虚拟同步发电机（VSG）作为解决这个问题的方法。虽然基于VSG的分布式资源（DER）具有同步发电机（SG）的特性和行为，如惯性、频率下垂函数和阻尼，但它并没有最优地解决频率稳定性问题。本文提出了一种解决这些问题的方法，通过一个经验模型，大小的电池储能系统（BESS）所需的惯性仿真和阻尼控制。测试系统由一个光伏（PV）为基础的VSG，连接到一个9总线电网和仿真实验进行了使用EMTP软件。VSG瞬态响应由电网侧的对称故障启动。我们的模拟显示了模拟对应于几个设计参数的虚拟惯性所需的电池能量大小，即，下降增益Kω、下降系数Kd和VSG时间常数Ta。
2022-02-08 cs.SY eess.SY
Adaptive Frequency Response Reserve based on Real-time System Inertia
为保证当前和未来电力系统一次频率响应有足够的经济储备，提出了基于系统惯性的实时频率响应储备要求。该最小FRR将帮助电力系统运营商调整当前的频率响应要求，并容纳更多的可再生能源发电，同时实现能源和设施成本的节省。最重要的是，自适应地改变FRR的能力将为网格提供额外的敏捷性、弹性和可靠性。
2021-01-14 cs.SY eess.SY
Inertia-Aware Optimal Power Flow Using PINN in IBR-Dominated Power Systems
Know-Center Research GmbH（Know-Center研究有限公司）；EPFL（洛桑联邦理工学院）；University Graz（格拉茨大学）；Aalto University（阿尔托大学）
针对可再生能源占主导且惯性低的电力系统最优潮流问题，提出基于物理信息神经网络（PINN）的框架，纳入位置感知惯性约束，经6GW测试系统验证，该框架能确保符合物理定律与惯性约束，产生高精度最优潮流解。
2026-07-13 cs.SY eess.SY
Controlling Power and Virtual Inertia from Storage for Frequency Response
如今，由于可再生能源的更多集成，功率不平衡发生得更频繁。储能是一种可以在一个时间充电，在另一个时间释放能量的装置。这一功能使得储能在促进电力系统功率平衡方面得到了广泛的应用。除此功能外，存储器还可以模拟虚拟惯性，以响应系统中的频偏。本文提供了一个广义优化框架来分析当大扰动发生时，如何控制来自存储器的功率和虚拟惯性参与频率响应。采用集中式和分布式模型预测控制相结合的方法，通过实例验证了优化框架的有效性。
2019-07-10 cs.SY eess.SY
Virtual Inertia Control of the Virtual Synchronous Generator: A Review
随着分布式发电的普及，低惯量的影响越来越大，虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator，VSG）技术被提出来，通过提供“虚拟惯量”来提高逆变器接口分布式发电机的稳定性。本文从物理和数学两个角度对虚拟惯性控制的意义、特点、设计原理和最新的惯性控制策略进行了综述，以促进虚拟惯性控制的广泛应用。给出了虚惯性的定义和来源，以帮助研究者建立“虚惯性”的概念。然后，本文对虚拟惯性的影响机理进行了研究，揭示了虚拟惯性的作用。同时，考虑到控制系统的特点以及储能系统和可再生能源的局限性，建立了虚拟惯量的设计框架。最后，几个新的自适应惯性控制策略进行了审查，并建议未来的研究的一些方面。
2021-09-15 cs.SY eess.SY
Physics-informed Actor-Critic for Coordination of Virtual Inertia from Power Distribution Systems
针对输电系统惯性缺失需协调配电网可再生能源虚拟惯性的问题，提出融合摇摆方程动力学正则化的物理信息驱动Actor-Critic强化学习算法，在两个标准配电系统测试中实现了比纯数据驱动AC和GA更优的奖励与更快的学习速度。
2024-04-17 cs.SY eess.SY
Towards Electronics-based Emergency Control in Power Grids with High Renewable Penetration
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出一种利用电力电子资源控制仿真的发电机惯性和阻尼，以快速补偿故障导致的偏差，稳定电力系统。该方法减少投资和运营成本，同时保障电力服务连续性。
2015-10-25 cs.SY eess.SY
Optimal Allocation of Virtual Inertia Devices for Enhancing Frequency Stability in Low-Inertia PowerSystems
随着可再生资源逐渐取代传统的基于发电的同步机，现代电网的动态变化显著，系统同步惯性大幅降低。这种变化对电力系统的稳定性提出了严峻的挑战，例如，它可能会导致较大的初始频率变化率和增加频率偏移。然而，新的机会也出现了novelconverter控制技术，所谓的网格形成策略，显示出更高的效率和更快的响应比传统的同步发电机。它们主要涉及虚拟惯性（VI）仿真来模仿同步机的行为。在这项研究中，一个状态空间模型的电力系统网络开发与VI作为一种频率调节方法。为了优化虚拟仪器的配置，提高电力系统频率稳定性，提出了一种考虑Fiedler模影响的简化模型基范数算法（RMHA）。最后，在IEEE 24节点系统上进行的案例研究证明了所提出的RMHA方法的有效性。
2021-11-05 cs.SY eess.SY
High-Level Penetration of Renewable Energy with Grid: Challenges and Opportunities
可再生能源（RESs）的利用在世界各地变得重要，特别是在过去的二十年中。尽管与传统的基于化石燃料的能量产生相比，高水平的RESs渗透减少了负面的环境影响，但是控制问题变得更加复杂，并且由于去除了传统的同步发电机，系统的总惯性显著降低。由于RES集成，出现了一些其他技术问题，如高不确定性、低故障穿越能力、高故障电流、低发电储备和低电能质量。太阳能和风能等可再生能源由于风和阳光的间歇性而具有高度不确定性。尖端技术，包括不同的控制策略，优化技术，能量存储设备，和故障电流限制器来处理这些问题。本文总结了在集成过程中的几个挑战，高层次的RES到现有的网格。还讨论了每个挑战的相应解决方案。风能和太阳能一体化案例的挑战和机遇的全面清单有据可查。最后，提出未来解决可再生能源整合的几个问题的建议，这些问题可能是产业人员和研究人员的重点研究领域。
2020-06-08 cs.SY eess.SY
Joint Estimation of System Inertia and Load Relief
现代电力系统与高份额的可再生能源发电是在风险的快速变化的频率和惯性造成的意外事件。在这些电力系统中，准确评估系统和负荷缓解以及关键时间尺度中的频率变化的重要性更加明显。这些知识可以作为一种洞察力，指导增强安全性和弹性所需的解决方案。提出了一种新的方法，用于同时评估系统的惯性和负载缓解使用封闭形式的系统频率响应（SFR）模型，以适应测量的干扰数据。将所提出的方法应用于西澳西南互联系统（SWIS）的发电机事故的结果表明，该方法的有效性，并表明它可以克服传统的惯性估计方法的基础上的线性摆动方程，如滑动窗口和多项式拟合方法的局限性。
2021-10-02 cs.SY eess.SY
Online Event-Triggered Switching for Frequency Control in Power Grids with Variable Inertia
UC San Diego（加州大学圣迭戈分校）；University of Washington（华盛顿大学）
针对电网时变惯性导致频率动态退化的问题，提出一种基于Neural-PI控制器的在线事件触发切换算法，在保证系统稳定性的同时优化了时变惯性下的频率控制性能。
2024-08-27 cs.AI cs.SY eess.SY
Machine Learning Assisted Inertia Estimation using Ambient Measurements
随着基于转换器的可再生资源的日益普及，不同类型的动态已被引入到电力系统。由于现代电力系统的复杂性和高阶性，使得基于数学模型的惯性估计方法变得更加困难。提出了两种基于长递归卷积神经网络（LRCN）和图卷积神经网络（GCN）的机器学习辅助惯性估计方法。信息特征提取通过相量测量单元（PMU）收集的环境测量。空间结构的高维特征和图形信息，然后结合，以提高精度的惯性估计。在IEEE 24节点系统上进行了案例研究。所提出的基于LRCN和GCN的惯性估计模型的精度分别达到97.34%和98.15%。此外，所提出的零代注入总线的最优PMU布局（ZGIB-PLAN）已被证明是能够最大限度地提高系统的可观测性，从而提高了所有提出的惯性估计模型的性能。
2022-12-21 cs.SY eess.SY
Coupled power generators require stability buffers in addition to inertia
增加惯性被广泛认为是解决耦合振子之间不稳定相互作用的解决方案。在电网中，虚拟同步发电机（VSG）被提出来补偿旋转同步发电机被淘汰时减小的惯性。然而，建模VSG和旋转发电机如何同时贡献能量和惯性，我们惊讶地发现，尽管相当高的系统惯性，小信号性质的不稳定性可能会出现。重要的是，我们发现存在一个最佳的和最大数量的这样的VSG，可以安全地支持，一个以前未知的结果直接有用的电力公司在长期规划和生产者承包。与此同时，为了解决短期内的不稳定性，我们认为新市场应该包括另一种我们称之为稳定性存储的商品，即-类似于能量存储缓冲能量不平衡-VSG充当分散的稳定性缓冲器。在展示这一概念对各种能源未来的有效性的同时，我们为政策制定者和公用事业公司提供了实现100%可再生电网的路线图。
2022-01-28 cs.SY eess.SY
Improving Dynamic Performance of Low-Inertia Systems through Eigensensitivity Optimization
可再生能源发电的日益普及导致系统中转动惯量和阻尼水平降低。其后果是更容易受到干扰和系统的动态响应恶化。为了克服这些挑战，已经引入了提供虚拟惯性和阻尼的新型转换器控制方案，这提出了在整个网络中优化分布此类设备的问题。本文提出了一种基于性能的虚拟惯性和阻尼分配给低惯性系统中的转换器接口的发电机的框架。这是通过一个迭代的，基于特征灵敏度的优化算法，确定最佳的控制器增益。两个概念上不同的问题配方，并验证了一个3区，12总线测试系统。
2020-05-22 cs.SY eess.SY math.OC
Inertia-aware Unit Commitment and Remuneration Methods for Decarbonized Power System
针对脱碳电力系统中因可再生能源不确定性和机组组合变量导致的惯性服务获取难题，革新惯性感知机会约束机组组合模型并研究补偿方法，发现近似凸包定价能在保障收入充足性的同时最大化经济福利。
2025-11-18 cs.SY eess.SY
Economic Value of Inertia in Low-Carbon Power Systems
大多数可再生能源（RES）不提供任何惯性响应。它们在电网中的集成意味着系统惯性的高度降低，这导致频率性能的恶化。因此，为了保持频率安全性，对频率响应的要求显著增加。可替代地，来自辅助源的惯性的增强提供可以缓解该问题。然而，惯性条款的好处还没有得到充分的理解。在本文中，惯性相关的随机机组组合（SUC）工具被应用到量化的惯性的经济价值。结果表明，提高提供的惯性将导致显着的经济节省，虽然这些节省不同的系统条件下。这些结果应该引起市场经营者和投资者的注意，以便为惯性辅助服务市场的设计和惯性辅助服务的投资提供信息。
2020-01-11 cs.SY eess.SY math.OC
Learning Invariant Stabilizing Controllers for Frequency Regulation under Variable Inertia
成本的下降和对传统发电对环境影响的担忧推动了可再生能源和非传统分布式能源向电网的渗透。这些资源的间歇性可用性导致电力系统的惯性随时间变化。因此，有必要超越传统的控制器设计，以调节频率不变的动力学的假设下。本文提出了一种基于学习的稳定控制器设计框架，该框架基于对不同惯性模式切换序列的线性二次型调节器（LQR）公式的模拟数据集。所提出的控制器是线性和不变的，从而解释，不需要当前的操作模式的知识，并保证稳定的开关电源动态。我们还表明，它总是可以稳定的切换系统使用一个通信自由的本地控制器，其实现只需要每个节点使用自己的状态。在一个12总线3区域网络上的仿真说明了我们的结果。
2022-03-09 cs.SY eess.SY
A Reinforcement Learning Approach for Fast Frequency Control in Low-Inertia Power Systems
电网正在经历从基于化石燃料的发电到可再生能源的重大转变，可再生能源通常通过电力电子设备连接到电网。因此，未来的电力系统预计将面临增加的控制复杂性和与频率稳定性有关的挑战，这是由于惯性和阻尼水平较低。因此，频率控制和开发新的辅助服务变得势在必行。本文提出了一种基于强化学习（RL）的数据驱动控制方案，用于并网电压源变流器（VSC），其目标是利用其快速响应能力为系统提供快速频率控制。基于RL的集中式控制器收集发电机频率，并响应于干扰来调整VSC功率输出，以防止频率阈值违反。所提出的控制方案进行了分析，并通过详细的IEEE 14节点测试系统的时域仿真评估其性能。
2020-07-10 cs.SY eess.SY
MPC-Based Fast Frequency Control of Voltage Source Converters in Low-Inertia Power Systems
可再生能源发电的快速部署导致旋转系统惯性和阻尼的显著降低，从而使电力系统中的频率控制更具挑战性。提出了一种基于模型预测控制（MPC）的新型并网发电机控制方案，旨在充分利用并网发电机的快速响应能力为系统提供快速的频率控制服务。控制器操纵转换器功率注入以限制干扰后的频率最低点和频率变化率。集中式和分散式MPC方法被认为是性能和实际实施方面的比较。特别注意的是分散控制器生成一个明确的MPC解决方案，以提高计算效率，降低硬件要求。从高保真微分代数方程模型的IEEE 39节点系统的仿真结果表明，所提出的控制方案的有效性。
2020-04-06 cs.SY eess.SY
Nodal Frequency Stability-Constrained UC & ED for Renewable-Dominated Power Systems
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
提出一种考虑各节点频率稳定性约束的机组组合与经济调度优化框架，通过约束热力发电或限制最大出力机组功率来避免频率低于58 Hz，第二种方法成本更优。
2026-06-16 cs.SY eess.SY
Optimal Design of Virtual Inertia and Damping Coefficients for Virtual Synchronous Machines
University of Washington（华盛顿大学）
本文提出一种算法，用于优化虚拟同步机的惯性和阻尼系数，以有效参与一次频率控制的惯性响应部分，通过权衡阻尼率和频率谷值进行设计。
2018-06-22 cs.SY eess.SY
Towards Optimal System Scheduling with Synthetic Inertia Provision from Wind Turbines
从传统的转换器接口的可再生能源发电正在经历的过渡，导致在保持频率稳定性的重大挑战，由于下降的系统惯性。在本文中，提出了一种新的控制框架，从风力涡轮机（WT）的合成惯性（SI）的规定，它消除了二次频率下降，并允许从WT的SI的动态分析集成到系统的频率动态。此外，分析系统的频率约束与SI从WT的规定被开发和纳入一个随机系统调度模型，这使得从WT的SI的规定在系统级上被动态优化。几个案例研究进行了英国2030年电力系统与不同的渗透水平的风力发电和列入频率响应的要求，以评估所提出的模型的性能和分析的影响，改进的SI控制方案的潜在的二次频率下降。结果表明，包括SI提供从WT到UC可以大大影响整体系统成本。
2020-05-11 cs.SY eess.SY
Knowledge-data fusion framework for frequency security assessment in low-inertia power systems
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；Xi’an Jiaotong University（西安交通大学）
本文提出了一种融合领域知识的深度学习框架，通过物理引导和约束机制提升频率安全评估的准确性和鲁棒性，实验表明其在减少评估时间、提高泛化能力方面表现优异。
2026-04-08 cs.SY eess.SY
Virtual Inertia Scheduling for Power Systems with High Penetration of Inverter-based Resources
本文提出了一种新的概念，称为虚拟惯性调度（VIS），以有效地处理高渗透率的逆变器为基础的资源（IBR）。VIS是一个面向大规模可再生能源发电的电力系统的惯性管理框架，其目标是安全约束和经济性导向的惯性调度和发电调度。具体而言，它安排适当的功率设定点和同步发电机和IBR的保留容量，以及IBR的控制模式和控制参数，以提供安全和成本效益的惯性支持。首先，一个统一的系统模型被用来量化的IBRs穿透电力系统扰动后的频率动态。在此基础上，推导了具有惯性支撑能力的IBR的s域和时域解析响应。然后，基于VIS的实时经济调度（VIS-RTED），制定了最小化的发电和备用成本，与动态频率约束和推导的惯性支持备用约束充分考虑。以IBR的虚拟惯量和阻尼作为决策变量。为了解决动态约束的非线性问题，采用深度学习辅助线性化来解决优化问题。最后，建议的VIS-RTED上修改的IEEE 39节点系统证明。全阶时域仿真验证了调度结果。
2022-09-14 cs.SY eess.SY
Deep Learning based Security-Constrained Unit Commitment Considering Locational Frequency Stability in Low-Inertia Power Systems
随着电力系统脱碳的目标，传统的同步发电机逐渐被转换器接口的可再生发电所取代。由于系统惯性的显著降低，这种转变引起了对系统频率和频率变化率（RoCoF）安全性的关注。现有的研究成果大多来自统一的系统频率响应模型，这可能无法捕捉系统的所有特性。为保证位置频率安全，提出了一种基于深度神经网络（DNN）的RoCoF约束机组组合（DNN-RCUC）模型。RoCoF预测器被训练为基于高保真仿真数据集预测最高位置RoCoF。训练样本是从各种场景下的模型中生成的，这可以避免仿真发散和系统不稳定。然后将训练好的网络转化为一组混合整数线性约束，表示机组组合中的位置RoCoF限制约束。在IEEE 24节点系统上对所提出的DNN-RCUC模型进行了研究。PSS/E上的时域仿真结果验证了该算法的有效性。
2022-08-17 cs.SY eess.SY
Probabilistic Scheduling of UFLS to Secure Credible Contingencies in Low Inertia Systems
低碳电网中惯性水平的降低需要明确的约束，以限制频率的最低点和调度期间的变化率。由于提供频率响应（FR）和惯性所需的热电厂的最小发电量，这可能导致可再生能源的显著削减。快速FR、动态降低的最大损耗和低频减载（UFLS）的附加考虑允许更经济有效地实现频率安全。本文推导出一种新的最低点约束的摆动方程，第一次，提供了一个框架，所有这些服务的最佳比较。我们证明，这种约束可以准确和保守地近似为中等UFLS水平与二阶锥，从而在高度听话的凸问题。在英国2030系统上进行的案例研究表明，UFLS作为一种控制单个工厂停机的选项，可以减少高达5.59亿英镑的年度运营成本，占频率安全成本的52%。探讨了该值对风穿透率、替代频率服务丰度、UFLS量和成本的敏感性。
2021-11-17 cs.SY eess.SY
Grid-Forming Converters control based on DC voltage feedback
可再生能源通过电力电子变换器接入电网，而电力电子变换器的不足使得同步发电机/电机（SM）的惯性损失。随着可再生能源在电力系统中的日益普及，降低了系统的频率和电压稳定性。并网变流器通过控制方式模拟同步电动机的功能，提供惯性和稳定调节机制，提高电网的稳定性。这类变换器的控制方法有虚拟同步机控制、可重构虚拟振荡器控制等，这些控制方法主要采用交流侧状态反馈，不监测直流侧状态。分析了考虑电网稳定的GFC控制策略，包括频率下垂控制、虚拟同步机控制和可调度虚拟振荡器控制。当负载扰动较大时，会出现直流侧电压崩溃问题。提出了考虑直流侧电压反馈的GFC控制方法，既能保证并网的同步特性，又能解决直流侧电压崩溃问题。IEEE-9节点系统算例验证了该方法的有效性。
2020-09-12 cs.SY eess.SY
Distributed Frequency Control in Power Grids with Low and Time-Varying Inertia
本文提出了一种分布式频率控制方法，在低和时变惯性下，由于可再生能源（RE）的逆变器连接的资源的高渗透率的电网。提出了一种基于分布式次梯度算法的分布式虚拟惯量分配方法。我们实现我们的分布式控制策略下充分和稀疏的通信架构。分布式全通信控制器和稀疏通信控制器实现了与集中式控制器相当的性能，并在6s内稳定了测试系统。我们研究了控制器性能对相位角与频偏、梯度步长和允许惯性系数变化率的目标函数权重的敏感性。我们观察到的状态和控制器的性能和努力的稳定时间容易受到梯度步长和目标权重的频率和角度偏差的变化。虽然角度与频偏的较高目标权重对其建立时间有积极影响，但对控制器性能和控制效果有负面影响。这项工作的影响是提出分布式控制方案作为新的机制，在初级和次级控制之前或与初级和次级控制一致，以安全地调节未来电网的频率。
2022-09-19 cs.SY eess.SY
LITS.jl -- An Open-Source Julia based Simulation Toolbox for Low-Inertia Power Systems
可再生能源的变流器接口发电（CIG）的集成对电力电力系统的稳定性和暂态行为提出了挑战。了解低惯性电力系统的动态行为对于解决这些稳定性问题至关重要。然而，明确面向低惯性系统建模的开源工具有限。在本文中，我们开发了一个开源的仿真工具箱，以研究高渗透情况下的瞬态响应。jl是用Julia计算语言实现的，具有多机建模能力，丰富的同步发电机组件库（AVR、PSS、调速器等）和逆变器配置。进行了几个案例研究，并根据现有的工具箱进行了基准测试和验证。案例研究被选择来展示不同设备模型的行为在电力系统中的集成。
2020-03-05 cs.SY eess.SY math.DS
Day-ahead Schedule Considering the Participation of Electric Vehicles in Primary Frequency Response
可再生能源在电力系统中的接入会引起系统等效惯量的减小，从而导致电力系统的不稳定。另一方面，储能系统已被证明是提高能源系统运行灵活性的有效工具，这可能有利于整合可再生能源。以这种方式，当这种车辆停放并连接到电网时，插入式电动车辆（PEV）电池可以用作存储器。在这项工作中，PEVs的主要频率响应的贡献进行了分析，在系统中占主导地位的可再生能源。考虑到PEVs集团可以积极参与电力市场，支持日前备用容量，并提供一次频率响应，开发了日前调度模型。该模型在阿马帕联邦大学的配电系统中实现。
2022-07-19 cs.SY eess.SY
Stability-Constrained Learning for Frequency Regulation in Power Grids with Variable Inertia
针对高比例可再生能源电网的低时变惯量问题，提出结合线性控制与神经网络、具备Lyapunov稳定性保证的一次频率控制器，在12母线系统中显著降低成本并达到接近LQR的实时性能。
2024-06-11 cs.SY eess.SY
Oscillations-Aware Frequency Security Assessment via Efficient Worst-Case Frequency Nadir Computation
本文针对低惯性可再生能源并网下惯性中心频率评估过于粗糙的问题，提出一种高效算法计算有限扰动下全系统母线最坏频率最低点并识别对应扰动，实现振荡感知的频率安全评估。
2024-02-26 cs.SY eess.SY
Ancillary Services in High-Renewable Power Systems: Comparing Market Design, Emerging Trends, and Future Challenges
Imperial College London（帝国理工学院）
本文比较七国辅助服务市场设计，揭示五大服务类别及四大趋势，指出协调不足等挑战，主张差异化但协调的框架。
2026-09-30 cs.SY eess.SY
Online Security Assessment of Low-Inertia Power Systems: A Real-Time Frequency Stability Tool for the Australian South-West Interconnected System
在具有低转动惯量和高可再生能源渗透率的小型/中型孤立电网中，发电/负荷事故事件可能导致大的频率偏移，可能导致级联故障甚至停电。因此，对于系统运营商来说，能够实时监控网络状态并始终预测最大可能的频偏是至关重要的。本文介绍了一种实时频率稳定性（RTFS）工具，由澳大利亚能源市场运营商（AEMO）开发，并在西南互联系统（SWIS）的控制室中运行，以确保可用的旋转储备足够快，足以在任何条件下，特别是低惯性条件下阻止频率偏移。为了减少计算负担和不同的涡轮机调速器模型的复杂性，一个简单的一阶滞后函数与两个可调变量已被用于每个发电机。这些可调参数，以及其他关键的模型参数，如负载阻尼和惯性，已校准对实际的频率响应使用高速故障记录器数据的历史事件。正如在几个案例研究中所证明的，实时工具已被证明是准确的预测系统频率的轨迹后，可信的意外事件，从而表明，类似的实施可以在其他地方进行，而世界各地的电力系统的进展，以降低惯性。
2020-10-27 cs.SY eess.SY
System Synchronization Based on Complex Frequency
本文提出基于复频率的同步分析方法，用于评估低惯性电力系统的同步稳定性，通过引入复惯性指标，统一频率与电压的支持能力，提升暂态分析的准确性。
2025-11-21 cs.SY eess.SY
Active Damping of Power Oscillations Following Frequency Changes in Low Inertia Power Systems
增加来自可再生源（例如主要异步连接的风力涡轮机和光伏装置）的能量生成量的绝对要求实际上可能在瞬态事件期间（其中检查频率变化）激发大型电网连接的同步发电机的功率输出的振荡响应。这种发电机的响应必须通过改变涡轮机的施加扭矩或通过改变气隙中的电磁扭矩来控制。选择后者，适当的电压调节器，特别是嵌入式电力系统稳定器（PSS）的电路，使用IEEE PSS 1A模型的自动电压调节器的同步发电机驱动的燃气轮机。响应通过能量网系统中的小（线性）和大（非线性）尺度瞬态事件的闭合形式解析解获得。在与分析研究，从MatLab-SimPowerSystems的计算机模型模拟的行为进行审查。
2019-08-12 cs.SY eess.SY
Service-Oriented Fast Frequency Response from Flexible Loads and Energy Storage in Low-Inertia Power Systems
Smart Grid Energy Research Center, Mechanical and Aerospace Engineering Department, University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校机械与航空航天工程系智能电网能源研究中心）
本文提出了一种面向低惯性电力系统的服务导向型快速频率响应协调框架，通过分解频率支持为多个时间关键服务层，实现异构资源的动态协调调度。
2025-12-17 cs.SY eess.SY
Disturbance propagation, inertia location and slow modes in large-scale high voltage power grids
本文研究了高压电网中由于新能源替代传统发电机导致的惯性减少对电网稳定性的影响，通过欧洲大陆同步电网模型分析了故障位置对频率偏移和频率变化率的影响，并发现慢模式（Fiedler模式）对扰动传播具有显著影响。
2018-10-11 cs.SY eess.SY
Towards dynamic stability analysis of sustainable power grids using graph neural networks
Potsdam Institute for Climate Impact Research（波茨坦气候影响研究所）；University of St.Gallen（圣加仑大学）
为了减缓气候变化，需要增加可再生能源的份额。可再生能源由于分散化、生产惯性和波动性的降低，给电网带来了新的挑战。可再生能源高度渗透的可持续电网运行需要新的动态稳定性分析方法。我们提供了新的数据集的动态稳定的合成电网，并发现，图神经网络（GNNs）是令人惊讶的有效预测高度非线性的目标，从拓扑信息。为了说明扩展到实际规模的电网的潜力，我们展示了成功的预测得克萨斯州的电网模型。
2022-12-21 cs.LG cs.SY eess.SY
Transient Power Allocation Control Scheme for Hybrid Hydrogen Electrolyzer-Supercapacitor System with Autonomous Inertia Response
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；The University of Western Australia（西澳大学）；Curtin University（科廷大学）
本文提出了一种混合氢电解器-超导电容器系统，通过动态惯性控制和电容惯性控制实现高效瞬态功率分配，提升系统稳定性与能量效率。
2026-01-03 cs.SY eess.SY
A Comparative Study on Frequency-Constrained Unit Commitment Approaches in Island Power Systems
本文比较了岛屿电力系统中不同频率约束机组组合方法，提出两个指标从系统效益和计算负担角度评估，并在西班牙真实岛屿仿真中证明数据驱动校正型FCUC方法最具优势。
2025-07-07 cs.SY eess.SY
A Performance and Stability Analysis of Low-inertia Power Grids with Stochastic System Inertia
The University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
本文研究了具有随机系统惯性的低惯性电网的性能与稳定性，通过线性化随机摇摆方程模型，利用H2范数量化系统在持续扰动或瞬态故障下的性能，并推导了均匀惯性与阻尼参数电网的H2范数闭式表达式，同时给出了均方稳定性条件。
2019-03-02 cs.SY eess.SY math.OC
Assessment of the Value of Frequency Response Times in Power Systems
鉴于可再生能源发电的渗透率不断提高，英国电力系统正在经历系统惯性下降和频率响应（FR）要求增加。更快的FR产品是一种缓解解决方案，可以经济高效地满足系统平衡要求。因此，本文提出了一种混合整数线性规划（MILP）的机组组合模型，可以同时调度惯性响应，强制FR，以及一个亚秒FR产品增强的频率响应（EFR）。该模型量化的价值，提供更快的反应FR产品相比，从典型的FR产品的其他响应时间。EFR的性能和价值是根据英国市场和系统条件在一系列未来能源情景中确定的。
2019-07-17 cs.SY eess.SY
Beyond low-inertia systems: Massive integration of grid-forming power converters in transmission grids
随着可再生能源越来越多地取代现有的传统发电，电网的动态发生了巨大变化，为输电系统的运行带来了新的挑战，但也带来了新的机遇，因为基于变流器的发电在更快的时间尺度上是高度可控的。本文研究了电网稳定性下的大规模集成的并网变流器。我们利用详细的转换器和同步机模型，并描述在不同的渗透水平下的频率行为。首先，我们表明，从频率稳定性的角度来看，可以实现从0%到100%的过渡。这是通过在高穿透值下重新调谐电力系统稳定器来实现的。其次，我们探讨了每个发电机的最低点和RoCoF的演变作为电网中逆变器发电量的函数。这项工作揭示了一些光在低和无惯性系统的两个主要挑战：定义新的性能指标，更好地表征网格的行为，并适应目前的范例在PSS设计。
2019-11-07 cs.SY eess.SY math.OC
