考虑动态频率稳定性及储能快速频率支撑的风功率承载极限解析计算

杨德健; 楚晓玮; 李传亮; 卢学炫; 钱敏慧; 陈 玮

doi:10.20204/j.sp.2025.11009

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

考虑动态频率稳定性及储能快速频率支撑的风功率承载极限解析计算

新能源并网与高精度预测 | 更新时间：2025-12-10

- 考虑动态频率稳定性及储能快速频率支撑的风功率承载极限解析计算
- Analytical Calculation of Wind Power Hosting Capacity Considering Dynamic Frequency Stability and Energy Storage-based Fast Frequency Support
- 智慧电力 2025年53卷第11期页码：73-80
- 作者机构：
  
  1. 现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室,吉林,吉林,132012
  2. 可再生能源并网全国重点实验室,北京,100192
  3. 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司新能源工程研究院,浙江,杭州,310000
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.11009
  中图分类号：
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
杨德健,楚晓玮,李传亮,卢学炫,钱敏慧,陈玮.考虑动态频率稳定性及储能快速频率支撑的风功率承载极限解析计算[J].智慧电力,2025,53(11):73-80.

YANG Dejian, CHU Xiaowei, LI Chuanliang, et al. Analytical Calculation of Wind Power Hosting Capacity Considering Dynamic Frequency Stability and Energy Storage-based Fast Frequency Support[J]. 2025, 53(11): 73-80.
杨德健,楚晓玮,李传亮,卢学炫,钱敏慧,陈玮.考虑动态频率稳定性及储能快速频率支撑的风功率承载极限解析计算[J].智慧电力,2025,53(11):73-80. DOI： 10.20204/j.sp.2025.11009.

YANG Dejian, CHU Xiaowei, LI Chuanliang, et al. Analytical Calculation of Wind Power Hosting Capacity Considering Dynamic Frequency Stability and Energy Storage-based Fast Frequency Support[J]. 2025, 53(11): 73-80. DOI： 10.20204/j.sp.2025.11009.

摘要

随着风电渗透率的持续提高，高比例风电并网给电力系统的频率安全稳定带来了严峻挑战。为此，提出一种考虑动态频率稳定性及储能快速频率支撑的风功率承载极限解析计算方法。该方法基于储能的快速频率响应特性，构建含储能的系统频率响应（SFR）模型，推导出最大频率变化率、最大频率偏差及准稳态频率偏差的解析表达式。在此基础上，以频率安全为约束条件，精确刻画有、无储能快速支撑2种场景下的风电承载域。仿真结果表明，在不同功率扰动下，所提方法均能够准确、可靠地计算出系统的风电承载稳定域与渗透率极限，验证了模型的有效性和准确性。

Abstract

With the continuous increase in wind power penetration，the integration of high-penetration wind power poses severe challenges to the frequency security and stability of power systems. To address this issue，this paper proposes an analytical calculation method for wind power hosting capacity that considers dynamic frequency stability and energy storage-based fast frequency support. Based on the fast frequency response characteristics of energy storage systems，a system frequency response （SFR） model incorporating energy storage is established，and analytical expressions for the maximum rate of change of frequency，maximum frequency deviation，and quasi-steady-state frequency deviation are derived. Furthermore，with frequency security as the constraint，the wind power hosting region is accurately characterized for two scenarios: with and without fast frequency support from energy storage. Simulation results demonstrate that the proposed method can accurately and reliably calculate the wind power hosting stability region and penetration limit under different power disturbances，verifying the effectiveness and accuracy of the model.

关键词

Keywords

references

严俊，沙宇恒，张月，等.面向新能源消纳的关键储能技术研究综述[J].能源与环保，2024，46（5）：202-209.

潘旭东，黄豫，唐金锐，等.新能源发电发展的影响因素分析及前景展望[J].智慧电力，2019，47（11）：41-47.

应飞祥，姜燕波，何民，等.含风储系统的电力系统可靠性评估进展与展望[J].智慧电力，2019，47（2）：1-8，42.

杨德健，王鑫，严干贵，等.计及调频死区的柔性风储联合频率控制策略[J].电工技术学报，2023，38（17）：4646-4656.

许益恩，杨德健，郑太英，等.计及电网频率偏差的双馈风电机组频率控制策略[J].太阳能学报，2022，43（10）：229-235.

孙华东，许涛，郭强，等 .英国“8·9”大停电事故分析及对中国电网的启示[J].中国电机工程学报，2019，39（21）：6183 - 6192.

National Grid ESO.Technical report on the events of 9 August 2019[R].England：National Grid ESO，2019.

王国春，董昱，许涛，等.巴西“8.15”大停电事故分析及启示[J].中国电机工程学报，2023，43（24）：9461-9470.

张文博，邢海军，聂立君，等.考虑高渗透率可再生能源的新型电力系统可靠性评估综述[J].电测与仪表，2025，62（9）：51-61，72.

张俊，晁勤，段晓田，等.动态约束下的新能源场最大可接入容量研究[J].电力系统保护与控制，2011，39（3）：62-66，73.

苏开元，邱银锋，谢小荣，等.基于等值频率响应模型的海上油田群电网新能源穿透功率极限分析方法[J].电力自动化设备，2023，43（9）：11-17.

陈义宣，王国腾，李玲芳，等.计及安全稳定约束的多直流送出电网新能源极限渗透率估计方法[J].电力自动化设备，2023，43（9）：236-242.

白浩，张丕沛，苏剑，等.基于修正能量函数和可信性理论的风机极限穿透功率模型研究[J].电工技术学报，2017，32（8）：264-273.

李世春，唐红艳，邓长虹，等.考虑频率约束及新能源机组调频的新能源穿透功率极限计算[J].电力系统自动化，2019，43（4）：33-43.

罗澍忻，朱廷猛，余浩，等.考虑频率稳定约束的电网新能源承载能力评估方法及其应用[J].南方电网技术，2023，17（10）：65-76.

刘福锁，卿梦琪，唐飞，等.计及风电一次调频和频率约束的风电占比极限值计算[J].电网技术，2021，45（3）：863-870.

郑博文，杨朋威，姜传霏，等.考虑频率约束的新能源电网极限渗透率估计方法[J].广东电力，2024，37（10）：66-74.

花赟玥.考虑低穿特性和频率强度约束的风电渗透率极限评估及提升方法[D].杭州：浙江大学，2023.

郑心勤，黄香朝，陈吉哲，等.考虑风速波动性的海上风电渗透率极限评估方法[J].水力发电，2024，50（10）：99-105，118.

张宇童，汪樟垚，雷怡菲，等.考虑自组织临界条件的区域电网风电极限渗透功率评估方法[J].电力系统保护与控制，2019，47（2）：9-15.

肖峻，王传奇.配电网分布式发电渗透率极限值定义与计算方法[J].电网技术，2024，48（1）：352-369.

王婷，陈晨，谢海鹏.配电网对分布式电源和电动汽车的承载力评估及提升方法综述[J].电力建设，2022，43（9）：12-24.

ZHAO C，SUN D，ZHANG X，et al.A two-stage power distribution scheme of multiple wind farms participating in primary frequency regulation[J].IEEE Transactions on Power Systems，early access，2023，38 （6）：5009-5021.

王岑峰，王蕾，孙飞飞，等.基于模糊逻辑控制的混合储能辅助风电调频的双层优化配置模型[J].高压电器，2024，60（10）：54-63.

MENG X，LIU J，LIU Z.A generalized droop control for grid-supporting inverter based on comparison between traditional droop control and virtual synchronous generator control[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2018，34（6）：5416-5438.

赵强，刘肇旭，张丽.对中国低频减载方案制定中若干问题的探讨[J].电力系统自动化，2010，34（11）：48-53.

中国国家标准化管理委员会，电能质量电力系统频率偏差：GB/T 15945—2008[S].北京：中国标准出版社，2008.

刘洪波，刘珅诚，盖雪扬，等.高比例新能源接入的主动配电网规划综述[J].发电技术，2024，45（1）：151-161.

贺悝，郭罗权，谭庄熙，等.高比例新能源电网中储能调频死区优化设定控制策略[J].电力系统保护与控制，2024，52（18）：65-75.

周年光，谢欣涛，马俊杰，等.风电场配套储能的自适应虚拟惯性-阻尼控制[J].电力科学与技术学报，2024，39（3）：150-158.

杨黎，兰怡希，林玲，等.风储系统中储能虚拟惯量评估与频率支撑技术[J].浙江电力，2024，43（6）：52-60.

何鑫，刘翠，李芸.不同运行方式的大规模新能源接入电网后的调频特性研究[J].电力科学与技术学报，2024，39（3）：168-176，186.

李建林，丁子洋，游洪灏，等.构网型储能支撑新型电力系统稳定运行研究[J].高压电器，2023，59（7）：1-11.

李盈，赵伟，赵立宁，等.基于电池储能SOC的调峰、调频混合控制策略[J].高压电器，2023，59（7）：48-55，74.

王浩祥，秦小宇.新型电力系统背景下基于自适应参数估计电力系统惯量快速估计方法[J].电网与清洁能源，2024，40（1）：18-28.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于分布式电源的配电网多目标优化策略研究

新型电力系统多时间尺度充裕性评估及量化分析

含超级电容储能系统的统一电能质量调节器的研究

储氢-氢氧联合循环储能系统的应用分析

风电消纳途径综述