虚拟同步耦合下储能的频率支撑与功率振荡多目标协调控制.pdfVIP

第44卷第9期电力自动化设备Vol.44No.9

2024年9月ElectricPowerAutomationEquipmentSept.2024❶

虚拟同步耦合下储能的频率支撑与功率振荡

多目标协调控制

付媛，张保泽，张祥宇，张跃

（华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北保定071003）

摘要：准确评估系统惯量、阻尼和一次调频需求，弱化虚拟同步机阻尼支撑和一次调频间的耦合性，是实现储

能并网发电系统多目标协调控制的关键。基于同步机的功率响应方程，建立虚拟调速器系统，弱化虚拟同步

机单位调节功率和阻尼的耦合性。根据同调发电系统的频率稳定约束，量化评估储能的单位调节功率和惯

量需求，以保障系统频率安全。根据阻尼比约束设计储能阻尼，以保障同调发电系统的振荡抑制能力，并结

合频率安全需求提出含虚拟调速系统的虚拟同步多目标协调主动支撑控制策略，充分发挥储能的惯量、一次

调频及阻尼支撑潜力。搭建风储高渗透率并网仿真系统，验证所提控制策略可显著改善储能支撑系统频率

稳定和抑制功率振荡的能力。

关键词：虚拟同步机；虚拟调速器；惯量支撑；一次调频；振荡抑制

+

中图分类号：TM761.2文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.202310001

0引言量惯量支撑能力，但不足以实现一次调频控制目

［8］

标。而光伏不具有能量储备，无法完成持续性频

不具备主动支撑能力的新能源大规模并网，会

［9］

［1］率支撑。此外，风机与光伏的功率输出分别依赖

导致系统惯量、一次调频及阻尼能力显著下降。

于风速及辐照度，作为稳定支撑的可靠性不足。因

如我国新疆哈密地区，新能源装机容量已超过30%，

此，我国多省份已针对响应速度快、功率输出稳定且

不仅电网频率安全问题突出，还多次出现功率振荡

［2］控制灵活的储能出台了相关政策，普遍要求其容量

事件。目前，虚拟同步机（virtualsynchronousgene-配置不得低于新能源装机容量的10%［10］。在新能

rator，VSG）控制技术因能模拟同步发电机（synchro⁃

源高渗透率电力系统中，为储能配置VSG控制，保

nousgenerator，SG）的动态特性，且具有稳定频率与

［3⁃4］障系统稳定性得到有力支撑已成为新能源并网领域

抑制振荡的潜力而备受关注。因此，引入虚拟动

亟待突破的关键技术。

态特性后，根据系统稳定需求，优化设计VSG控制

理论上，VSG控制下储能具有频率支撑与振荡

器参数，将是提升新能源并网友好性的关键。

抑制多重控制能力，但多控制目标存在设计矛盾，参

VSG控制下，新能源机组理论上兼具惯量支撑

数设计始终未得到合理解决。文献［11］在设计VSG

和一次调频能力，可通过调用风机