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李永斌等：考虑 SOC 约束和有功调频系数的构网型储能一次调频方法 2026 年第 5 期

T G 为调速器的时间常数；H 为系统等值惯性常数； 较为有限，通常在毫秒级，因此可进一步简化，
D 为系统等值阻尼系数； ∆P m 为同步发电机功率 忽略式中较小的 T B s项，进而得到由 ∆f 所表示构
变化量； ∆P E 为系统的电功率扰动。 网型储能的虚拟功角变化量 ∆δ B 为

1.2.2 同步发电机频率响应模型 K B ω 0 − K f s− K v s 2
∆δ B = ∆ f （6）
2
为便于构建统一的频率响应分析框架，本文 s(T J s + D P s+ K B )
在图 2 的 SFR 模型基础上对同步机组调速-汽轮系 进 一 步 的 ， 将 ∆δ B 和 ∆δ代 入 功 率 传 输 方 程 ，
统进行了适度简化。考虑到汽轮机及阀控等内部 并且由于功角差较小，因此认为 sin(∆δ B −∆δ)约等
动态在小扰动条件下对稳态频率-功率关系的影响 于 (∆δ B −∆δ)，计算后得
有限，且其静态增益通常可近似视为常数，故将 (K v +ω 0 T J )s+ K f +ω 0 D P
∆P B = −K B ∆ f （7）
2
该部分高阶动力学等效为一阶调速器模型，并将 T J s + D P s+ K B
相关影响统一体现于调速器的调频系数 K G 与时间 进一步的，将 ∆P m 和 ∆P B 代入功率传输方程，
常数 T G 中。同步发电机频率响应模型为 从而得到构网型储能系统频率响应传递函数为

K G ∆f
∆P m = ∆f （4） G(s) = （8）
R(1+T G s)
∆P d
1.3 系统总有功平衡方程 构网型储能协同同步发电机组的等值频率响
结合上述分析内容，融合构网型储能模型与 应模型如图 4 所示。
同步发电机 SFR 模型，构建如图 3 所示的含构网
型储能的电力系统，为了便于分析，忽略模型中 ΔP d − 1 Δf
2Hs+D
的线路损耗并采用单台同步发电机进行等值建模 + +
ω 0
ΔP m
K G s
多同步机电网。 R(1+T G s) Δδ
Δδ B −Δδ −
构网型储能 ΔP Bg K B sin(Δδ B −Δδ)

f P m
P Bg
−
U dc +
1 Δf B ω 0 Δδ B
P d
s
T J s+D p
−
ΔP ref
图 3 系统拓扑结构示意 K v s+K f
1+T B s
Fig. 3 Schematic diagram of the system topology

图 4 构网型储能协同同步发电机组的等值频率响应模型
根据转子运动方程，系统频率偏差由系统内 Fig. 4 Equivalent frequency response model of grid-
部功率失衡所决定。令负荷侧的功率扰动为 ∆P d ， forming energy storage coordinated with
表示引起频率变化的外部扰动来源； ∆P m 和 ∆P B synchronous generators

分别对应于同步发电机组与构网型储能的有功功 1.4 模型简化对频率影响分析
率变化。由此可得系统的频率响应方程为
为进一步验证本节中模型简化的合理性，针
（5）
(2Hs+ D)∆f = ∆P d −∆P m −∆P B 对忽略线路损耗及将汽轮机-调速系统等效为一阶
将 ∆P ref 和 ∆P B 代 入 虚 拟 同 步 机 转 子 运 动 方 调速器所可能引入的误差，本文在相同的 0.1 p.u.
程，由于构网型储能端电压、电网平均电压变化 负荷扰动条件和控制参数下，对不同建模假设进
不大，因此认为 V B 、 约等于 1，并且由于构网 行了对比分析。具体而言，设置 3 种算例模型，
V
型储能滤波器时间常数 T B 的主要作用在于抑制高 模 型 1： 忽 略 线 路 损 耗 并 采 用 一 阶 调 速 器 模 型
频测量噪声并改善控制信号的平滑性，在工程实 （下文所采用方案）。模型 2：在一阶调速器模
践中，滤波器时间常数 T B 通常取毫秒量级，而一 型基础上引入等效线路损耗。模型 3：忽略线路
次调频及惯量响应关注的频率动态过程主要集中 损耗但采用二阶汽轮机-调速系统模型。
在 0.1~10 s 的时间尺度内，相比之下，滤波环节 3 种模型下系统频率响应曲线的对比结果图 5
所引入的动态过程明显快于系统频率变化过程， 所示。从图 5 可以看出，在扰动发生后的暂态过
对频率最低点及最大频率偏差等关键指标的影响 程中，不同建模假设下的频率变化趋势基本保持

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