在“双碳”目标推动下,海上风电作为清洁能源的重要组成部分,其大规模开发与并网对电网频率调节提出了更高要求。海上风电具有显著的波动性和间歇性,其出力受风速、海况等自然条件影响较大,导致电网频率波动频繁且难以预测,传统调频手段难以满足快速、精准的调节需求。同时,海上风电场通常位于偏远海域,受复杂气象条件和海洋环境影响,储能设备的安装、运维成本高,技术难度大,难以实现对电网频率的动态、精准调节。因此,亟须探索更加智能、高效的调频控制策略,以支撑海上风电的可持续发展与电网的安全稳定运行。
目前,针对风储调频系统的研究已成为电力系统领域的重要方向。但是,相关研究主要集中于陆上风电领域,海上风电因其特殊的地理环境、运行条件和并网特性,对调频控制提出了更高的要求,亟须针对其响应特性开展深入研究。同时,现有研究缺乏对海上风电与储能系统之间动态交互特性的深入分析,难以实现高效、稳定的调频控制。因此,需要开发适用于海上环境的调频控制策略,以提升系统的响应速度和调节精度,推动风储调频技术在海上风电领域的应用与发展。
针对上述问题,南京东博智慧能源研究院有限公司、南京晓庄学院电子工程学院的吴俊杰、胡可,提出一种基于人工神经网络(ANN)-模型预测控制(MPC)的海上风储系统调频控制策略。
首先,针对海上风电与储能系统在频率调节中的复杂动态特性,从海上风电场的功率输出特性和储能设备的充放电能力出发,构建适用于海上风储系统的频率控制模型,该模型充分考虑海上风电出力的波动性、储能系统的响应速度及电网频率的变化趋势,为后续控制策略的设计奠定基础;然后,在传统MPC框架下,引入ANN技术,以替代MPC中计算量较大的滚动优化环节,从而降低在线计算的复杂度,提升控制策略的实时性与计算效率,通过ANN对历史数据的训练,能够快速预测系统状态并生成控制指令,实现对频率波动的快速响应;最后,通过仿真算例验证所提方法的有效性。
研究结果表明,本方法在常规工况下表现出更好的控制性能,提升了系统的频率稳定性与响应速度,能够在负荷扰动下更快地恢复系统频率。在存在通信时延的复杂环境下,所提方法依然具有较高的调频精度与响应能力,增强了系统在动态扰动和不确定性条件下的鲁棒性,验证了其在延迟场景应用中的可行性与优越性,为海上风储系统的高效调频控制提供了可行方案。
本工作成果发表在2025年第12期《电气技术》,论文标题为“基于人工神经网络-模型预测控制的海上风储系统调频控制策略”。


