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第48卷第17期2024年9月10日Vol.48No.17Sept.10,2024

DOI：10.7500/AEPS20231025003

超级电容参与风电调频的动态响应优化策略

黎静华，敖国进，宋诚鑫，兰飞

（广西电力系统最优化与节能技术重点实验室（广西大学），广西壮族自治区南宁市530004）

摘要：随着风电渗透率的不断提高，电力系统逐步呈现低惯量的特征。低惯量系统在故障时的频

率变化率(RoCoF)和最大频率偏差显著增大，传统频率控制方法效果减弱，频率的安全、稳定面临

挑战。针对上述问题，先于一次调频动作的快速频率响应（FFR）已成为解决低惯量系统频率稳定

问题的重要手段。首先，建立风-火-储电力系统频率响应模型，分析FFR调频资源对低惯量系统频

率响应的影响；其次，基于模糊逻辑推理，提出了一种超级电容参与风电调频的储能动态响应优化

策略以控制储能，使其能够动态响应系统频率变化，在频率跌落期遏制频率跌落，在频率恢复期调

控储能恢复功率以维持荷电状态稳定；最后，对提出的控制策略进行仿真验证。仿真结果表明，所

提策略能够利用超级电容快速动态响应系统频率变化，从而为低惯量系统提供功率支撑，弥补风电

调频的不足，相较传统的风电机组虚拟惯量控制策略，在减小最大RoCoF及抑制最大频率偏差效

果上均有大幅提升。

关键词：低惯量系统；快速频率响应；超级电容；风力发电；模糊逻辑控制；频率调节；惯性

常数

0引言短，变桨距角控制较慢难以快速提供调频功率。文

献［9］基于参数模糊推理，提出了直接控制风机转子

随着风电大规模并网，系统惯量水平持续降

转速的虚拟惯量控制方法。但是，风电机组转子动

低。未来，中国电网将成为低惯量乃至极低惯量电

［1］［2］能十分有限，仅依靠风机自身调频手段，难以承担低

力系统，电网频率稳定问题愈发显著。低惯量

惯量系统的调频任务。储能作为一种快速响应且参

系统受到负荷扰动后，造成频率变化率（rateof

数可调整的调频资源，可在短时间内向电网注入或

changeoffrequency，RoCoF）和最大频率偏差急剧

吸收大量有功功率，以弥补有功缺额，减小RoCoF

增大，在一次调频动作之前，可能已引起低频减载、

［10］

［3］和频率偏差。文献［11］提出了一种结合储能技

高频切机等自动装置动作，造成频率稳定事故。

术对风电场的虚拟惯量进行补偿的策略，提高风电

因此，研究先于一次调频动作的快速频率响应调频

［4］场的调频能力。风机虚拟惯量和储能有功功率输出

手段，对维持低惯量系统频率稳定具有重要意义。

调节都是有效的电网辅助调频手段，有效结合FFR

快速频率响应（fastfrequencyresponse，FFR）是

调频资源，可实现两者在响应速度、可用功率、容量

应对系统频率陡然变化而快速提供有功功率支撑的

和运行成本上的优势互补。

调频手段，短时间内与同步惯性响应共同抑制频率