跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法.pdfVIP

第48卷第20期2024年10月25日Vol.48No.20Oct.25，2024

DOI：10.7500/AEPS20240108002

跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法

1，31，31，31，321，3

李世春，张业丽，刘颂凯，石明达，张业，李振兴

（1.三峡大学电气与新能源学院，湖北省宜昌市443002；2.中交上海航道局有限公司，上海市200002；

3.梯级水电站运行与控制湖北省重点实验室（三峡大学），湖北省宜昌市443002）

摘要：在包含跟网型储能虚拟惯量控制的新型电力系统频率响应（SFR）建模应用中，跟网型储能

的虚拟惯性常数具有时变特性，且无法聚合求解系统等效惯性常数，导致不能构建完整的SFR模

型。基于此，提出了跟网型电化学储能虚拟惯性常数的常数化计算方法，通过计算具有等效惯性常

数-能量支撑效果的常数化虚拟惯性常数，实现系统等效惯性常数的聚合求解。该方法根据能量变

化关键节点和动态过程的约束条件，以及跟网型储能虚拟惯量响应的两阶段相异特征，建立了具有

最相近能量变化的目标函数，以分段求解常数化虚拟惯性常数。最后，通过建立SFR模型，结合时

域仿真法和相关评价指标验证了计算结果的精确性。

关键词：新型电力系统；跟网型储能；虚拟惯性常数；常数化计算；等效能量；等效惯性常数；

系统频率响应

0引言附加控制环节，向系统提供惯量和频率支持，即跟网

［8-9］

型储能的附加虚拟惯量控制方法。大量学者对

随着新型电力系统建设目标的持续推进，新能

该方法进行了深入研究。例如，文献［10-13］提出通

源高渗透、电力电子变换器高比例接入的“双高”特

［1］过锁相环引入系统频率微分和频率偏差的附加控制

征越发明显。在新能源馈入的变流器中，构网型

模块，形成附加参考功率，驱动变流器实现跟网型设

（grid-forming）控制和跟网型（grid-following）控制是

［2-3］［4］备的虚拟惯量响应；文献［14］提出了广义惯量概念，

当前的两种典型控制模式。构网型控制通过

指出在典型的跟网型控制模式下，电化学储能通过

模拟同步发电机运动方程，形成内电势幅值和相角

［5］模拟同步机组的惯量特性，提供系统虚拟惯量辅助

可控的电压源特性。跟网型控制则通过锁相环引

［15］

服务；文献［16］建立了跟网型储能虚拟惯性常数

入控制参考与电网实现同步，主要采用矢量控制输

与储能虚拟惯量控制相关参数的解析函数关系，并

出可控电流和功率，呈现电流源特性。由于中国电

发现储能虚拟惯性常数具有时变特性［16-19］，且该时

力系统规模庞大，传统火电、水电等同步机组基数较

变特性难以采用函数定量描述。由此可见，跟网型

大，在未来相当长时间内仍是支撑电网稳定运行