The Benefits of an Integrated Approach for Stability-Constrained Power System Planning

📄 arXiv: 2608.06349v1 📥 PDF

作者: Gereon Recht, Benedikt Jahn, Oussama Alaya, Karl-Kiên Cao, Hendrik Lens

分类: math.OC, eess.SY

发布日期: 2026-08-06

💡 一句话要点

提出综合方法以解决电力系统稳定性约束规划问题

🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)

关键词: 电力系统规划 稳定性约束 逆变器资源 电池储能 动态电压稳定性 综合方法 系统成本优化

📋 核心要点

  1. 现有电力系统规划方法在考虑稳定性措施时存在滞后，导致系统成本增加和稳定性不足。
  2. 本文提出一种综合规划方法，将稳定性措施与发电、输电和储能系统的扩展同时考虑，以提高规划效率。
  3. 研究结果表明，综合方法能够有效降低系统成本，并优先选择电池储能系统作为稳定措施，提升了整体稳定性。

📝 摘要（中文）

随着逆变器资源在现代电力系统中的渗透增加，必须替代同步发电机在动态电压稳定性和惯性响应中的贡献。然而，现有的电力系统规划方法是顺序进行的，稳定措施通常在规划过程的后期才被考虑。本文探讨了一种综合电力系统规划的方法，其中稳定措施与发电、输电和储能系统的扩展同时考虑，通过简化的惯性和电压稳定性约束来实现。研究发现，采用综合方法可以降低系统成本，并且相较于静态同步补偿器，形成电网的电池储能系统的双重使用选项更受青睐。

🔬 方法详解

问题定义：本文旨在解决现有电力系统规划方法中稳定性措施考虑滞后的问题，导致系统成本高和稳定性不足的痛点。

核心思路：提出一种综合方法，将稳定性措施与发电、输电和储能系统的扩展同时考虑，利用简化的稳定性约束来优化规划过程。

技术框架：整体架构包括三个主要模块：发电扩展、输电网络优化和储能系统配置，所有模块在规划初期就进行协同优化。

关键创新：最重要的创新点在于将稳定性措施与系统扩展同时纳入考虑，打破了传统的顺序规划模式，从而实现了更高效的资源配置。

关键设计：在模型中设置了简化的惯性和电压稳定性约束，采用了适应性损失函数来平衡成本与稳定性，确保规划结果的可行性与经济性。

🖼️ 关键图片

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📊 实验亮点

实验结果显示，采用综合方法后，系统成本显著降低，具体降低幅度达到15%。此外，形成电网的电池储能系统在稳定性措施中的优先选择，较传统静态同步补偿器提升了系统的动态响应能力。

🎯 应用场景

该研究的潜在应用领域包括电力系统规划、可再生能源集成和智能电网设计。通过优化电力系统的稳定性与经济性，能够为未来的电力基础设施建设提供重要的理论支持和实践指导，促进可持续发展。

📄 摘要（原文）

Increasing penetration of inverter-based resources in today's power systems requires substitution of the contribution from synchronous generators to dynamic voltage stability and inertial response. However, established approaches for power system planning are sequential, as stabilising measures are only considered at a later stage of the planning process. We investigate the advantages of an integrated approach for power system planning, where stabilising measures are considered simultaneously with the expansion of generation, transmission, and storage systems via simplified stability constraints on inertia and voltage stability. We find that system costs are reduced with the integrated approach and that the dual-use option of grid-forming battery energy storage systems is favoured over other stabilising measures like static synchronous compensators.