储能系统在微电网中的调频控制技术解析

转载：中国电力科学研究院《电力技术交流》期刊

储能系统调频控制原理

在微电网运行中，频率稳定性是保障电力质量的关键指标。当分布式电源（如光伏、风电）出力波动或负荷突变时，传统电网依赖同步发电机的惯性响应调频，而微电网因惯性不足需依赖储能系统的快速功率响应。储能系统通过充放电实时平衡发用电功率，将频率偏差控制在±0.2Hz范围内。

为什么需要储能调频？

1. 弥补新能源波动性缺陷：风电、光伏出力受天气影响大，易导致频率波动；

2. 微电网孤岛运行需求：脱离大电网时，储能是主要调频手段；

3. 政策要求：国家能源局《微电网管理办法》明确要求储能配置比例不低于15%。

调频控制的核心技术

1. 下垂控制（Droop Control）
   模拟同步发电机特性，根据频率偏差按比例调节储能输出功率，公式为：

   $$P_{out}=P_0+K_f\cdot (f_{ref}-f_{actual})$$

   其中，$K_f$为下垂系数，决定响应灵敏度。

2. 虚拟同步机（VSG）技术
   通过算法赋予储能系统虚拟惯量和阻尼特性，提升微电网抗扰动能力。

3. 分层协调控制
   将调频分为一次（快速功率补偿）、二次（AGC自动发电控制）、三次（经济调度）控制层级，实现多时间尺度优化。

典型解决方案

（1）光储一体调频系统

设备组成：锂电池储能变流器（PCS）、光伏逆变器、能量管理系统（EMS）。
应用场景：适用于工商业园区微电网，通过EMS统一调度光伏与储能出力。

（2）多储能并联调频系统

技术要点：采用CAN总线或Modbus通信协议同步多台PCS，避免环流问题，容量可扩展至兆瓦级。

（3）混合储能系统（HESS）

架构：锂电池（高能量密度）+超级电容（高功率密度）组合，兼顾调频响应速度与持续时长。

总结

储能调频技术是微电网高比例可再生能源消纳的核心保障。未来随着构网型（Grid-Forming）PCS技术的普及，储能将从"跟随电网"转向"支撑电网"，进一步推动新型电力系统建设。