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通过集成超级电容器储能系统与风力发电机组实现低惯量电网中的快速频率响应
Fast Frequency Response in Low Inertia Grids via Integrated Supercapacitor Energy Storage Systems and Wind Turbine Generators
Amirabbas Hadizade · Mehrdad Moallem · Mitchell Miller · Jiacheng Wang · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
现代电力系统中逆变型电源渗透率上升导致系统惯量显著降低，给频率稳定带来挑战。为此，一种名为“快速频率响应（FFR）”的新型辅助服务应运而生，要求风电等可再生能源在扰动后数秒内迅速提供功率支持以抑制频率跌落。本文提出一种结合超级电容器储能系统与风力发电机组的协同控制方法，提升风电系统的FFR能力。该方法确保超级电容器在不同风况下均具备快速响应能力，同时优化风电机组在宽风速范围内的FFR参与度并维持系统稳定运行。结果表明，在保持与纯超级电容配置相当投资成本的前提下，风电系统可显著增强FFR贡献，有效...
解读: 该超级电容-风电协同FFR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。研究提出的快速频率响应策略可直接应用于阳光电源构网型GFM控制技术优化，通过超级电容与储能系统的功率分层控制，实现毫秒级频率支撑响应。建议在ST2236UX等高功率储能变流器中集成超级电容模...
基于分层模型预测控制的联络线功率流动考虑下的协调频率控制
Coordinated Frequency Control Based on Hierarchical MPC Considering Tie-line Power Flow
Ning Ma · Feifei Bai · Tapan K. Saha · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年9月
在系统发生故障时，基于逆变器的电源（IBRs）和同步发电机（SGs）的频率响应特性存在显著差异，资源间的相互作用往往会导致机电暂态过程延长。然而，目前对于不同类型发电机提供多种频率服务（特别是快速频率响应（FFR）和虚拟惯量）的协调控制策略关注有限。此外，暂态过程中输电线路功率容量的严格限制以及联络线潮流快速恢复的需求常常被忽视，这增加了系统解列的风险。本文提出了一种采用分层模型预测控制（HMPC）的协调频率控制方法。所提出的HMPC包括一个上层控制器和多个下层控制器，上层控制器用于管理多区域潮...
解读: 该分层MPC协调频率控制技术对阳光电源ST储能系统和SG光伏逆变器产品线具有重要应用价值。针对高比例IBRs并网场景，可直接应用于PowerTitan储能系统的构网型GFM控制策略优化：上层MPC实现多储能站点间的频率调节指令协调分配，下层控制器结合虚拟同步机VSG技术实时调节各变流器输出。联络线功...
考虑电压耦合效应的跟网型与构网型电池储能系统快速频率响应分析
Fast Frequency Response Analysis for Grid-Following and Grid-Forming Controlled BESS Considering Voltage Coupling Effect
Kaiyuan Su · Xiaorong Xie · Zhen Gong · Hui Liu 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年6月
电池储能系统（BESS）提供的快速频率响应（FFR）对维持电力系统频率稳定至关重要。然而，在弱电网中，电压耦合效应（VCE）可能显著削弱BESS的FFR性能，尤其是在跟网型（GFL）与构网型（GFM）控制策略对比下，该效应尚未充分研究。本文提出一种计及VCE的GFL与GFM BESS的FFR建模方法，分析变换器参数与系统特性对VCE的影响，并通过电磁暂态仿真与控制硬件在环实验验证模型有效性。结果表明，VCE源于阶跃扰动下的瞬时电压跌落，导致有功支撑能力下降和频率恢复延迟；当短路比（SCR）接近2...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan储能系统在弱电网场景下的FFR性能优化具有重要指导意义。研究揭示的电压耦合效应（VCE）机理可直接应用于优化GFM/GFL控制策略切换逻辑：在SCR<2的弱电网中，通过自适应调节电压下垂系数和虚拟阻抗参数，可提升GFM模式下的频率支撑能力，减少...
基于功率削减周期评估的风力发电机快速频率响应自适应惯性控制
Adaptive Inertial Control for Wind Turbine Generators in Fast Frequency Response Based on the Power Reduction Period Assessment
Mahdi Heidari · Lei Ding · Mostafa Kheshti · Xiaowei Zhao 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年9月
风力发电机通过注入增量功率并随后削减功率来实现快速频率响应，但功率削减可能引发二次频率跌落（SFD），威胁系统安全。本文提出一种自适应惯性控制（AIC）策略，通过分析功率削减周期内扰动规模占比（SoDS）及功率注入延迟对系统频率的影响，优化过发电阶段的最大SoDS注入，并在设定的最优功率削减期内动态调节控制参数，避免SFD发生。该方法还考虑风速波动的适应性。基于DIgSILENT PowerFactory仿真与实时实验验证，结果表明AIC在提升频率最低点方面优于13种现有控制策略，且不引发二次频...
解读: 该自适应惯性控制技术对阳光电源储能与光伏产品线具有重要应用价值。首先，文中提出的功率削减周期评估方法可优化ST系列储能变流器的快速频率响应能力，特别适用于PowerTitan大型储能系统的电网支撑功能。其次，通过扰动规模占比(SoDS)的动态调节思路，可改进SG系列逆变器的GFM控制策略，提升光储混...