Page 64 - 《中国电力》2026年第4期

2026 年 第 59 卷

配，易导致频率快速偏移，严重威胁电网安全运 1 电力系统的惯量特征
行 [15-20] 。因此，探索适用于新型电力系统运行特
征的惯量评估方法，充分识别和量化多类型资源 电力系统惯量的核心作用体现在对外界功率
对系统惯量的动态贡献，已成为保障电网频率稳 扰动所造成的功率-负荷失衡现象的抵抗能力上，
定、推动高比例新能源安全接入的关键科学问题。 能够有效抑制电网频率的大幅波动，是保障系统
目前，电力系统惯量评估方法主要有扰动法 频率稳定的关键要素。从定义来看，惯量指的是
和统计法 [21-26] 。扰动法通过分析电力系统在经历 电力系统对频率变化的阻碍能力。考虑到多类资
负荷突变、发电机脱网等扰动事件后的频率响应 源共同参与调频时，电力系统频率响应特性呈现
特性，结合系统动力学模型反向推导系统惯量， 出 较 高 复 杂 性 。 本 章 将 分 别 从 电 源 、 电 网 、 负
能够较为真实地反映特定工况下的惯量水平。相 荷、储能等维度，深入分析惯量支撑能力的理论
较之下，统计法通过对历史运行数据进行挖掘， 计算方法。

借助回归分析、时间序列建模等手段建立运行参 1.1 电源侧惯量特征
数与系统惯量之间的关联模型，具备较好的适应 电源侧同步发电机惯量为
性和在线评估能力。但统计法对数据质量依赖程 1 2
E = HS = Jω n （1）
度高，且其模型训练过程通常假设系统结构与运 2
行 模 式 相 对 稳 定 ， 难 以 适 用 新 能 源 出 力 剧 烈 波 式中：E 为理论惯量值；H 为同步发电机的惯性
动、系统拓扑频繁变化等新型工况。值得注意的 时间常数；S 为同步发电机的容量；J 为转动惯
是，近年来虽有研究尝试拓展多资源惯量评估维 量； ω n 为同步发电机转子额定角速度。
度 ， 但 仍 存 在 明 显 局 限 。 文 献 [27] 聚 焦 风 储 系 当电力系统仅包含上述机组时，从理论层面
统，虽实现了储能虚拟惯量评估与频率支撑技术 来看，系统的等效惯量可直接通过叠加系统内各
的结合，但未纳入柔性负荷、直流输电等关键资 台发电机的惯量得出，即
∑ ∑
源，且未考虑不同资源运行投运比的动态影响。 E G = E Gi = H i S i （2）
文献 [28] 虽考虑风光储调频贡献度对系统频率特 i∈T i∈T

性的影响，但惯量评估仍以电源侧为主，缺乏对 式中： E G 为同步发电机系统的等效理论惯量； E Gi
电网侧惯量支撑机制的量化分析。文献 [29] 仅针 为第 i 个同步发电机组的等效惯量； T 为常规发电
对风电单一新能源类型，未形成源-网-荷-储多资 机的集合； H i 为第 i 个同步发电机组的惯性时间
源协同的惯量评估框架。文献 [30] 虽计入负荷等 常数； S i 为第 i 个同步发电机组的容量。
效惯量，但其研究核心是机组组合安全优化，未 当虚拟惯性控制策略应用于风电机组后，其
系统构建多资源惯量的量化模型与权重分配机制。 转 速 会 与 系 统 角 速 度 形 成 耦 合 关 系 ， 在 此 情 况
综上，文献 [27-30] 或局限于单一资源类型，或虽 下，惯性响应过程中动能的变化幅度，可通过虚
涉及多资源但未实现全维度覆盖与动态投运比的 拟转动惯量与系统同步角速度的变化量表达，即
耦合，难以满足新型电力系统多资源协同惯量评 ∆E wd = 1 J eq [(ω s0 +∆ω s ) −ω ] （3）
2
2
2 s0
估的需求。 2P S wd
wd
本文从源-网-荷-储视角出发，提出一种适用 式中： ∆E wd 为风电系统动能变化量； S wd 为风电
于新型电力系统的多资源协同惯量评估方法。建 系统的额定容量； P wd 为风电机组的功率； J eq 为
立涵盖同步机组、新能源发电、直流输电、储能 风机等效转动惯量； ω s0 为系统起始状态下的同步
系统及柔性负荷在内的多要素耦合惯量模型，充 角速度； ∆ω s 为机组同步角速度的变化量。
分考虑各资源在动态响应速度及时空分布上的差 根据动能变化量，风电机组的虚拟惯性时间
异性，实现对不同运行工况下系统惯量贡献的精 常数表达式为
准量化。依托仿真平台开展多场景测试验证，验 ∆ω r ω s0 ω r0
H wd = H DFIG （4）
证所提方法在惯量识别准确性、响应实时性及系 ∆ω s ω 2 nom
统适用性方面的优势。 式中： H wd 为风电机群中单台机组的惯性时间常

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