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闫朝阳等：计及多资源投运占比的电力系统惯量量化评估方法 2026 年第 4 期

1+F HP1 T RH1 s 传统火电 其中最大可调节功率取额定输送功率的 30%~50%，
+ (1+T G1 s)(1+T CH1 s)(1+T RH1 s)R 1 调频单元 最大允许频率偏差按 GB/T 15945—2018 标准取
Σ ……
ρ R
1+F HPN T RHN s ±0.5 Hz。
ΔP R
(1+T GN s)(1+T CHN s)(1+T RHN s)R N
相 较 于 经 典 系 统 频 率 响 应 （ system frequency
+ 风电机组 response，SFR）模型，本节所建立的多机系统频
2
+ k df1 T b1 s +(k df1 +k pf1 T w1 )s+k pf1 调频单元
2
+ T w1 T b1 s +(T w1 +T b1 )s+1 率响应模型考虑了不同类型的调频资源，且相同
Σ ……
ρ WF
+
2
k dfN T bN s +(k dfN +k pfN T wN )s+k pfN 资源下的发电机组控制参数不同。因此，对应于
ΔP WF
2
T wN T bN s +(T wN +T bN )s+1
实际系统的机组组合，该模型能够表征多机组有
高压直流
α DC1 α DCj α DCN 调频单元 功耦合。
… …
+ 1+T DC1 1+T DCj 1+T DCN
ρ DC Σ 2.4 考虑各资源贡献度的源-网-荷-储惯量等效评
+ +
估方法
ΔP DC
储能
α E1 α Ei α EN 调频单元 定义 η为系统运行容量占比，即
… …
+ 1+T E1 1+T Ei 1+T EN
ρ E Σ n （16）
+ + η =
ΔP E N
k PV1 ·sC b U dc +H PV1 ·s 光伏机组 式中：n 为分资源投入的运行容量；N 为投入资
+ 调频单元
ρ PV Σ …… 源的总容量。
+
k PVN ·sC b U dc +H PVN ·s
考虑系统运行容量占比后系统的惯量为
ΔP PV
+ 
+ N G
 ∑

− 1 

− E TR = H Ri S Ri η Ri

负荷扰动 \ΔP L (s)^ 2H sys s+D sys 频率变化 \Δf(s)^ 



 i=1

系统等效惯量 



 N WF
∑

 （17）
图 1 多机系统频率响应模型  E WF = H WFq S WFq η WFq


 q=1


Fig. 1 Multi-machine system frequency response model 



 N PV
 ∑


E PV =

伏直流侧端电压； H PVN 为第 N 个光伏机组的惯性  H PVh S PVh η PVh


h=1
相 关 系 数 ； ∆P R 、 ∆P DC 、 ∆P WF 和 ∆P PV 分 别 为 传
式中：N 、N 、N V 分别为参与惯量统计的同步
统火电调频单元、高压直流调频单元、风电机组 G WF P
机设备总数、风电设备总数和光伏设备总数；
调频单元和光伏调频单元功率变化量； ρ R 、 ρ DC 、 E TR
为同步发电机的惯量； H Ri 为第 i台同步发电机组
ρ WF 、 ρ PV 分别为传统火电调频单元、高压直流调
的等效惯性时间常数； S Ri 为系统容量； η Ri 为该
频单元、风电机组调频单元和光伏单元调频系数；
发电机的运行容量占比； E WF 为风电机组提供的
∆f(s)为频率变化量； ∆P L (s)为负荷功率扰动量；
虚拟惯量； H WFq 为系统中第 q 台风电机组的等效
H sys 、 D sys 分别为系统等效时间常数和阻尼系数；
惯性时间常数； S WFq 为系统中风电机组容量； η WFq
s 为频域微分算子。
为系统中风电机组运行容量占比； E PV 为系统中
为确保模型对实际电力系统频率响应特性的
光伏机组所提供的虚拟惯量； H PVh 为第 h个光伏
精准表征，风机惯性响应系数 k dfN 参照《风电场
机组所提供的等效惯性时间常数； S PVh 为光伏设
并网技术导则》（GB/T 19963—2021）中对虚
备容量； η PVh 为光伏设备运行容量占比。
拟惯量响应的要求，确保系数取值满足 “频率变
考虑负荷侧异步电动机出力后的惯量为
化率 0.1 Hz/s 时，惯性支撑功率不低于额定功率
N im
∑
的 10%” 的约束条件。同时避免超过逆变器最大 E im = H imp S imp η imp （18）
电流耐受极限导致的设备损坏风险。HVDC 下垂 p=1
控制系数 α DC i 以换流站实时功率裕度为核心初始 式中：N 为系统中参与惯量计算的异步电动机
m
i
取值依据，功率裕度越大则系数取值越高，以充 总数； E im 为系统中异步电动机的惯量； H imp 为系
分利用调节潜力。初始下垂系数通常按直流系统 统中第 p 台异步电动机的惯性时间常数； S imp 为
最大可调节功率与最大允许频率偏差的比值计算， 系统中第 p 台异步电动机的容量； η imp 为异步电
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