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低电网阻抗下构网型直挂式储能系统稳定性提升控制
Grid-forming Direct-connected Energy Storage System Stability Enhancement Control under Low Grid Impedance
| 作者 | 朱冠南 · 陈敏 · 王鹏程 · 梁钊培 · 张耀予 |
| 期刊 | 电工技术学报 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 40 卷 第 9 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 功率模块 构网型GFM 多物理场耦合 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 直挂式储能 构网 稳定性 虚拟阻抗 虚拟同步机 朱冠南 陈敏 王鹏程 梁钊培 张耀予 电工技术学报 Transactions of China Electrotechnical Society |
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构网型直挂式储能系统因高效、模块化等优势成为大容量储能的重要方案，但接入中高压电网导致电气距离缩短，面临低电网阻抗带来的稳定性挑战。本文提出基于阻抗增强的稳定性提升控制策略，通过等效内电压控制复用滤波电感作为耦合阻抗，物理层面增强系统耦合阻抗；结合自适应虚拟阻抗提升阻尼比，抑制功率振荡，并实现限流功能。二者协同显著提升系统在低电网阻抗下的稳定性，零电网阻抗实验验证了该方法的有效性。
构网型储能技术是提升新型电力系统稳定性的重要手段,而直挂式储能系统凭借其高效率、模块化和无需变压器等优势,成为实现大容量构网型储能的优选方案.然而,由于直挂式储能系统直接接入中高压电网,与电网之间的电气距离更近,导致其面临更低的电网阻抗.电网阻抗的减小会降低构网型系统的稳定裕度,构网型控制的稳定性面临严峻挑战.为解决这一问题,该文提出了基于阻抗增强的稳定性提升控制策略.通过等效内电压控制将滤波电感复用为耦合阻抗,从而在物理层面增强了耦合阻抗,将低电网阻抗下的不稳定系统转变为稳定系统;针对阻尼不足而引发的功率振荡问题,通过自适应虚拟阻抗等效增强耦合阻抗,提高系统阻尼比,并提供可靠的限流功能.等效内电压控制与虚拟阻抗协同作用,有效地提升了低电网阻抗下的构网型直挂式储能系统的稳定性.零电网阻抗下的实验结果验证了策略的有效性.
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SunView 深度解读
该阻抗增强稳定性控制技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。直挂式储能系统直接接入中高压电网，电气距离缩短导致的低电网阻抗问题正是阳光电源构网型储能产品面临的实际挑战。文中提出的等效内电压控制复用滤波电感作为耦合阻抗的方案，无需增加硬件成本即可物理层面增强系统阻抗；结合自适应虚拟阻抗实现功率振荡抑制和限流保护，可直接集成到ST系列的GFM控制算法中。该技术能显著提升PowerTitan系统在弱电网或近端并网场景下的稳定性和安全性，增强产品在极端工况下的适应能力，对阳光电源构网型储能技术路线具有重要工程参考价值。