Page 66 - 《中国电力》2026年第4期

2026 年 第 59 卷

式中： J Ceq 为电池储能系统的等效转动惯量； C eq 当处理常规同步发电机组相关数据时，会涉
为电池储能系统等效电容即电势能的等效惯性量 及系统等效理论，惯量为各发电机惯量总和，即
∑
度； S CN 为电容型储能本体的额定容量； U CN 为系 H sys = H i （15）
统额定电压； I CN 为系统额定电流； T CN 为额定充 i∈G
放电时间； ω n 为额定角频率。 式中： H sys 为系统等效理论惯量；G 为常规发电
综上所述，电化学储能侧的等效惯量 H Ce q 为 机的集合；H 为系统中第 i 台常规发电机的理论
i
2
J Ceq ω 2 n U CN 惯量值。

H Ceq = = C eq （12）
2S cN 2S cN 2.3 新型电力系统频率响应模型

传统火电、风力发电、光伏发电、高压/柔性
2 考虑多资源投运比的电力系统惯量量 直流输电系统、负荷侧调节及储能系统均在电网
频率调节中发挥着重要作用，各自通过不同的控
化评估方法
制机制和响应策略实现功率平衡与频率稳定。传

随着电网运行特性深刻变化，传统电力系统 统火电依托汽轮发电机组调速系统，结合一次调
依赖同步发电机，其机械转动惯性支撑电网频率 频 与 二 次 调 频 ， 响 应 迅 速 且 具 有 较 强 的 惯 性 支
稳 定 ， 在 系 统 受 扰 动 时 提 供 即 时 惯 性 响 应 。 风 撑。风力发电则通过虚拟惯量控制与变桨距协同
电、光伏等新能源经电力电子接口接入，缺乏物 策略，在频率突变时利用转子动能短时释放和变
理惯性导致系统总惯量与频率调节能力降低，频 桨距调节，提供瞬时功率支撑并通过长时功率备
率波动加剧、恢复时间延长，频率安全成为新型 用维持系统稳定。光伏发电系统依赖逆变器进行
电力系统核心挑战，保障机制转向多资源协同的 微秒级频率检测，模拟同步机惯量特性，短时提
多元灵活惯量支撑模式。电力系统惯性可抵抗功 供功率支撑，而长期调节则通过功率爬坡控制与
率-负荷不平衡、抑制频率大幅波动，是频率稳定 可中断备用进行协调。高压/柔性直流输电系统则
的重要保障。针对多资源调频下频率响应特性复 通过换流站控制逻辑，在频率偏差时基于虚拟惯
杂的问题，惯量测量方法有扰动测量法和统计法。 量附加与下垂控制实现跨区域频率支援，确保电

2.1 扰动法测量系统惯量 网的稳定运行。负荷侧调节通过被动响应与主动
响应调节负荷变化，充当负备用，协同实现频率
扰动测量法计算的系统惯量 H 为
的复合调节。储能系统通过快速响应的充放电控
∆P ∗
H = （13）
df ∗ 制逻辑，提供瞬时功率补偿，并依赖容量协同进
2
dt 行 长 期 功 率 支 撑 。 各 类 电 力 系 统 通 过 多 时 间 尺
式中： ∆P 为扰动功率 ∆P的标幺值； d f /dt为频 度、多策略协同工作，共同实现电网频率的精准
∗
∗
率变化率的标幺值。 调节与动态平衡。具体模型如图 1 所示。
不采用标幺值的表示方式为 图 1 中： F HPN 为第 N 台火电机组高压缸做功
f N ∆P 比例； T RHN 为第 N 台火电机组再热时间常数；
E k = （14） T GN
2d f/dt
为第 N 台火电机组调速器时间常数； T CHN 为第 N
式中： E k 为系统总的转动动能； f N 为系统的稳定 台火电机组蒸汽箱时间常数； R N 为第 N 台火电机
频率； d f/dt为系统的频率变化率。 组调速器调差系数； k dfN 为第 N 台风机惯性响应
可见，决定系统对扰动抵抗能力的是总的等 系数； k pfN 为第 N 台风机一次调频系数； T bN 为第
效转子动能。 N 台风机变桨距响应时间常数； T wN 为第 N 台风机

2.2 统计法测量系统惯量 转子惯性响应时间常数；α DC N 为第 N 条 HVDC 下
统计法通过对电力系统历史运行数据的挖掘， 垂控制系数； T DCN 第 N 条 HVDC 惯性环节时间常
建立运行参数与系统惯量间的关联模型，进而实 数；α E N 为第 N 台储能单元下垂控制系数； T EN 为
现对系统等效惯量的评估。其估算过程常需结合 第 N 个储能环节时间常数； k PVN 为第 N 个光伏机
发电机动力学方程。 组的比例系数；C 为光伏直流侧电容； U dc 为光
b
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