Page 170 - 《中国电力》2026年第5期

2026 年 第 59 卷

双向DC-DC 等效虚拟阻抗 并网点
变流器 滤 交流
波 电网
电池 器
储能

功率计算环节
电压电流双闭环控制 PWM P e V g
Q e
ω g
−
i gd −
R V − ω ref 1 + +
+ E∠θ θ ref 1 + K v s K f
V Vd s T J s 1+T B s
E d + P ref + +
+ + −
ω 0
i gd ω 0 P 0
X v D p
i gq
X v
− − −
+
V vq E ref K iQ + D U +
K pQ + s V ref
E q
− dq
i gq R V +
基于虚拟同步机的
虚拟阻抗控制 Q ref
构网型控制策略
图 1 构网型储能控制策略结构示意
Fig. 1 Schematic diagram of the control strategy structure for grid-forming energy storage
V B V
抗 R V 、 X V 且满足 X V ≫ R V 。构网型储能数学表达 ∆P B = sin(∆δ B −∆δ) = K B sin(∆δ B −∆δ) （3）
X V
式为
式中： V B 、 分别为构网型储能侧端口电压和交
V

T J sω ref = P ref − P e + D P (ω 0 −ω ref )
 （1） V B V
 流电网侧端口平均电压，且 K B = ； ∆δ为电网

sθ ref = ω ref
X V
式中： ω ref 为变流器的角频率参考值； s为拉普拉 等值功角变化量，且 ∆δ = ω 0 ∆f ； ∆f 为电网频率
s
斯变量； P e 为构网型储能输出的有功功率； T J 、 变化量。

D P 分别为变流器的虚拟惯性时间常数、虚拟阻尼 1.2 同步发电机控制特性

系数。 1.2.1 同步发电机控制策略
构网型储能的无功控制部分一般通过模拟励 同步发电机的调节过程由汽轮机-调速器系统
磁系统下垂特性，调节内电势参考值 E ref 及相应 共同完成。为了突出构网型储能与传统机组之间
电压环命令，从而实现电压支撑与无功调节。由 的协同调频效果，本研究采用经典的系统频率响
于虚拟同步机控制完全由变流器执行，系统输出 应 （ system frequency response， SFR） 模 型 对 同 步
特性可以通过灵活设定允许范围内的参数配置， 机进行等值化处理，该模型由转子运动方程与机
因此本文主要考虑 T J 、 D P 、 K f 和 K v 等控制参数影 组调速环节构成，可简要描述机械功率变化、负
响，建立等值频率响应模型。 荷扰动与频率响应之间的动态耦合过程，SFR 模

1.1.2 构网型储能频率响应模型 型结构如图 2 所示。图 2 中，R 为同步发电机组的
根 据 图 1 所 示 的 构 网 型 储 能 控 制 策 略 结 构 ， 调差系数； T R 为汽轮机的时间常数； F H 为原动机
可建立虚拟同步机的等效转子运动方程为 高压缸做功比例系数； K G 为调速器的调频系数；

2

(T J s + D P s)∆δ B = ∆P ref −∆P B 一次调频响应


 （2）
K f + K v s 涡轮机 调速器


∆P ref = ∆f B

1+T B s K G 1
 1+F H T R s
R(1+T R s) 1+T G s R
式中： ∆δ B 为虚拟功角变化量； ∆P ref 为有功功率 ΔP m −
1
参考值变化量； ∆P B 为构网型储能输出的有功功 ΔP E Δf
+ 2Hs+D
率变化量； ∆f B 为构网型储能频率变化量。 系统惯性与负荷阻尼响应
由于构网型储能向电网输送的功率取决于虚 图 2 SFR 模型示意
拟功角差，因此构网型储能的功率传输关系为 Fig. 2 Schematic diagram of the SFR model
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