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飞轮储能技术及其构网应用展望 (Flywheel Energy Storage Technology and Its Prospects for Grid-Forming Applications)
飞轮储能技术及其构网应用展望
唐西胜 · 娄彦涛 · 戴兴建 · 汪泰安 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年6月 · Vol.49
随着新能源发电与电力电子设备并网比例不断提升，电力系统对惯量响应、故障暂态支撑及快速调频调压等构网能力需求日益突出。飞轮储能作为一种短时高功率的物理储能技术，在电网高频次快速调节中具有广阔应用前景。本文综述高速飞轮储能技术的发展现状，提出以功率、储能量和转速为核心的“技术强度”综合评价指标，分析国内外技术发展趋势，探讨单机在磁悬浮轴承、高强度转子、真空散热与轴系振动抑制等方面的关键技术挑战，并指出飞轮阵列构网需优化集成架构、协同控制与能量管理，提升整体响应速度与暂态性能。
解读: 飞轮储能的高频次快速调节特性与阳光电源ST系列储能变流器及PowerTitan系统形成技术互补。其毫秒级惯量响应能力可增强构网型GFM控制的暂态支撑性能，优化虚拟同步机VSG的频率电压调节速度。飞轮阵列的协同控制与能量管理策略可借鉴应用于ESS集成方案的多机并联架构，提升系统整体响应速度。磁悬浮轴承...
基于MCC-PCKF的跟网型变流器时变虚拟惯量与状态估计
Time-Varying Virtual Inertia and State Estimation of Grid-Following Converters Based on MCC-PCKF
王渝红 · 王雪珂 · 文玉玲 · 郑宗生 等6人 · 电力系统自动化 · 2025年7月 · Vol.49
新能源接入背景下，非同步机惯量估计对抑制有功功率扰动、维持系统稳定至关重要。针对虚拟惯量的时变特性，构建了跟网型新能源非同步机动态惯量与状态联合估计模型，并采用混沌多项式卡尔曼滤波（PCKF）进行参数辨识。为提升异常噪声下的鲁棒性，引入最大熵准则（MCC），构造融合高阶统计信息的代价函数，提出基于MCC-PCKF的时变虚拟惯量估计方法。在改进IEEE 39节点系统上的仿真结果表明，该方法较传统PCKF在噪声干扰下具有更高的估计精度与鲁棒性。
解读: 该时变虚拟惯量估计技术对阳光电源跟网型产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器，MCC-PCKF算法可实时辨识虚拟惯量参数，提升功率扰动抑制能力和电网适应性。在PowerTitan大型储能系统中，该方法可优化VSG控制策略，增强异常噪声下的鲁棒性，提高并网稳定性。对于iSol...
海上风电柔性直流外送系统主动支撑技术综述
A Review of Active Support Technologies for Offshore Wind Power Flexible DC Transmission Systems
阳岳希 · 贺之渊 · 彭程 · 张汉斌 等6人 · 高电压技术 · 2025年6月 · Vol.51
随着近海风电开发趋于饱和，远海风电日益受到重视。基于电压源换流器的高压直流输电（VSC-HVDC）因其灵活可控、孤岛运行和远距离输电优势，成为远海风电外送的首选方案。然而，大规模风电接入导致电网弱系统、低惯量与电压支撑不足等稳定性问题，提升系统主动支撑能力成为研究热点。本文首先介绍系统拓扑与传统控制策略，继而从有功与无功角度分析跟网型控制下附加控制方法及其局限性，探讨构网型控制的技术需求与标准，梳理不同技术路线的特点，最后展望发展趋势并指出关键技术挑战。
解读: 该研究对阳光电源在海上风电并网和储能领域具有重要参考价值。VSC-HVDC主动支撑技术可直接应用于ST系列储能变流器的构网型控制，提升PowerTitan储能系统的电网支撑能力。研究中的跟网型GFL和构网型GFM控制策略，与阳光电源现有的SG系列逆变器控制技术高度契合，可优化产品在弱电网条件下的并网...
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...
基于风电参与的含能量备用与虚拟惯量的频率约束调度
Frequency Constrained Dispatch With Energy Reserve and Virtual Inertia From Wind Turbines
Boyou Jiang · Chuangxin Guo · Zhe Chen · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年1月
随着风电渗透率提高和常规机组逐步退役，风电机组（WTs）在提供稳态能量备用（ER）和频率支撑方面潜力显著。本文提出一种计及风电能量备用与虚拟惯量的频率约束调度新框架。建立了WT的ER与虚拟惯量模型，分别利用减载运行和转子动能作为能量来源；推导了考虑WT在频率谷值退出惯量响应的系统频率响应与机组功率动态；构建了以WT调频参数和转子转速为决策变量的随机优化频率约束调度模型，充分反映机械-电气耦合及暂态-稳态过程交互；采用凸包松弛、近似及深度神经网络将非线性模型转化为混合整数二阶锥规划模型。IEEE ...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和大型储能系统的频率调节策略具有重要参考价值。文中提出的风电虚拟惯量与能量备用协调控制框架,可迁移应用于储能系统的GFM控制,优化PowerTitan等大型储能产品的一次调频性能。特别是文中基于深度神经网络的非线性模型简化方法,有助于提升储能VSG控制的实时性能。研...
一种基于静止坐标系视角的锁频环惯性模拟方法分析
A Stationary Frame Insight for Understanding Frequency-Locked Loop-Based Inertia Emulation Approaches
Wenshuai Shi · Jingrong Yu · Ying Guo · Hang Zhang 等6人 · IEEE Transactions on Power Delivery · 2025年7月
锁频环（FLL）是静止坐标系下跟网型逆变器的标准同步结构。随着电网规范要求逆变器提供虚拟惯性，现有两种惯性模拟方法：修改电流参考值或调整FLL内部结构，二者均依赖频率微分估计。尽管在同步坐标系下二者等效，但从静止坐标系视角看，其物理功率交换特性显著不同。改变电流参考可更有效提升并网点实际频率响应，但电压跌落时更易引发暂态失步不稳定，本文通过分析频率微分的暂态响应深入解释该现象，并提出抑制策略。此外，还讨论了电流环与直流电压环对改参考方法的影响，实验验证了结论。
解读: 该FLL惯性模拟技术对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的跟网型GFL控制具有重要应用价值。研究揭示了修改电流参考法在提升频率响应效率方面的优势，可直接应用于PowerTitan大型储能系统的一次调频功能优化，提升电网频率支撑能力。但该方法在电压跌落时易失步的特性，为阳光电源产品的低电压...