华北电力大学李庚银教授团队：基于调频特性补偿的电池储能系统暂态调频策略

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导语

为了改善新型电力系统的暂态频率响应，提升电池储能系统对暂态频率的主动支撑能力，华北电力大学李庚银教授团队在《电工技术学报》2026年第9期上撰文，提出基于调频特性补偿的电池储能系统暂态调频策略。该策略构建含电池储能系统能量动力学的系统暂态频率响应模型，进而提出针对其他调频单元调频特性延迟的补偿策略，并以最大化利用电池储能系统的备用能量为目标配置控制参数。通过仿真分析，验证所提策略在改善系统暂态频率响应和优化电池储能系统能量利用方面的优越性。

研究背景

随着新能源对同步机的逐步取代，仅依靠同步机难以实现高质量暂态调频，亟须寻求新的调频资源。分布式部署的电池储能系统（Battery Energy Storage System，BESS）凭借其精准可控、快速响应、灵活调节的优势，能够为系统调频提供有力支撑。然而，现有BESS调频策略多局限于模拟同步机调频特性，难以在不同工况下充分发挥其主动支撑能力。部分研究虽关注BESS与其他调频单元协同调频，但所提策略高度依赖模型且定制化程度高，缺乏通用性。

论文所解决的问题及意义

针对当前BESS暂态调频策略在能量利用与通用性等方面的局限性，提出基于调频特性补偿的新型暂态调频策略。该策略使BESS主动补偿其他调频单元的响应延迟，旨在使系统暂态频率响应呈现过阻尼特性，从而最大程度地提升频率极值。研究成果可有效提升系统频率安全裕度，同时为BESS在新型电力系统暂态调频中的高效应用提供新技术路径。

论文方法及创新点

1．含多BESS的系统暂态频率响应模型

将荷电状态映射为能量，推导BESS暂态时间尺度下的能量动力学模型。采用线性化调频传递函数统一描述多类型电源的调频特性，进而建立含多BESS的系统暂态频率响应模型，以准确反映BESS在暂态过程中的调频贡献。

图1 荷电状态与能量映射关系

图2 含多BESS的系统暂态频率响应模型规律

2．基于调频特性补偿的暂态调频策略

利用BESS将系统内所有其他调频单元的调频特性补偿为无延迟的惯性阻尼环节，从而实现过阻尼系统暂态频率响应。此外，利用剩余能量提供额外惯性支撑。该策略突破了模拟同步机的常规响应框架。

3．关键控制参数自适应配置

以最大化利用BESS备用能量为目标，配置策略所需的功率分配系数与初始惯性系数，使策略能根据扰动幅值大小自适应调整。基于所提策略设计了实现正常运行与暂态调频状态切换的BESS参考功率生成环节。

图3 基于所提策略的BESS参考功率生成环节

结论

1）所提策略突破常规同步机响应框架，其调频效果与BESS能量利用率均显著优于常规和自适应综合惯性控制策略。

2）所提策略具有自适应性，能够在小功率扰动时实现过阻尼系统暂态频率响应，在大功率扰动时充分释放BESS备用能量以最大程度提升频率极值，同时保证BESS运行安全。

3）随着新能源对同步机替代比例提升，实现调频特性完全补偿所需的BESS能量减少，更易于通过所提策略实现系统最优暂态调频。

图4 不同功率扰动场景下的仿真结果

图5 新能源渗透率增大后的仿真结果

团队介绍

李庚银教授团队依托新能源电力系统全国重点实验室，长期致力于新能源电力系统分析与控制研究。团队现有教授1人，副教授1人，在读博士和硕士生30余人，研究方向涵盖新能源电力系统分析与控制、先进输电技术、能源电力经济等。团队负责人李庚银曾任国务院学位委员会第七届电气工程学科评议组成员，享受国务院颁发的政府特殊津贴，现为华北电力大学电气工程学科责任教授，主持完成国家重点研发计划项目课题“电力供需互动服务平台关键技术研究”、“含高比例可再生能源的交直流混联电网受扰后电气量的时空分布特性和稳定特性”2项，主持完成国家自然科学基金重大项目课题/国际合作重点项目/面上项目4项，目前主持智能电网国家重大科技专项课题“安全稳定约束下高负荷密度受端电网拓扑优化和自动规划技术”，获省部级和行业学会科技奖励10余项，发表学术论文500余篇，授权国家发明专利30余项，主编出版国家级规划教材1部。

黄子洋

工学博士，研究方向为新能源电力系统快速调频与稳定规划。

张晓楠

在读博士研究生，研究方向为新能源电力系统暂态稳定分析与控制。

李庚银

工学博士，二级教授，博士生导师，研究方向为新能源电力系统分析与控制、先进输电技术、电能质量、电力经济等。

本工作成果发表在2026年第9期《电工技术学报》，论文标题为"基于调频特性补偿的电池储能系统暂态调频策略"。本课题得到国家电网有限公司科技项目资助。

引用本文

黄子洋, 张晓楠, 李庚银, 李菁竹, 田鑫. 基于调频特性补偿的电池储能系统暂态调频策略[J]. 电工技术学报, 2026, 41(9): 2949-2962. Huang Ziyang, Zhang Xiaonan, Li Gengyin, Li Jingzhu, Tian Xin. Transient Frequency Regulation Strategy for Battery Energy Storage System Based on Frequency Regulation Characteristic Compensation. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(9): 2949-2962.