風(fēng)力發(fā)電快速頻率響應(yīng)研究

摘 要：【目的】通過回顧與分析已有的快速頻率響應(yīng)控制方案，研究這些方案在應(yīng)對風(fēng)力發(fā)電頻率波動方面的有效性，并總結(jié)各個方案的優(yōu)缺點及最新的研究方向，為該領(lǐng)域的從業(yè)者提供理論參考?！痉椒ā坎捎梦墨I綜述的方式，對現(xiàn)有的快速頻率響應(yīng)控制方案進行分類和分析。首先，收集和整理了大量關(guān)于風(fēng)力發(fā)電頻率響應(yīng)控制方案；其次，按照原理對控制方案進行分類；最后，比較不同方案的優(yōu)缺點。【結(jié)果】基于風(fēng)機自身動能的減載運行方案雖然能在一定程度上緩解頻率波動，但存在二次頻率下降和恢復(fù)不平穩(wěn)等缺陷；基于外部輸入電能的方案在控制效果上更為優(yōu)秀，但由于性價比不高，限制了其大規(guī)模應(yīng)用的可行性?！窘Y(jié)論】未來，可以考慮組合使用不同的控制方案，發(fā)揮不同控制方案的優(yōu)勢，以提供更為穩(wěn)定和高效的頻率響應(yīng)控制。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；快速頻率響應(yīng)；減載運行；儲能；綜述

中圖分類號：TK83；TK82 " 文獻標志碼：A " " 文章編號：1003-5168（2025）06-0010-07

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.06.002

The Research on Fast Frequency Response of Wind Power Generation

ZHAO Jiajia " YU Zhiyuan " LU Hao

（Nanjing SAC Valmet Automation Co.， Ltd.， Nanjing 210044， China）

Abstract：[Purposes] This paper aims to review and analyze the current fast frequency response control schemes， study the effectiveness of these schemes in dealing with wind power frequency fluctuations， summarize the advantages and disadvantages of each scheme and the latest research direction， and provide theoretical reference for practitioners in this field. [Methods] This paper classifies and analyzes the existing fast frequency response control schemes through literature review. Firstly， a large number of research literature on wind power frequency response control is collected and sorted out; secondly， this paper classifies the control schemes "according to the principle; finally， the advantages and disadvantages of each scheme are compared. [Findings] Although the load reduction operation scheme based on the wind turbine's own kinetic energy can alleviate frequency fluctuations to a certain extent， it has defects such as secondary frequency drop and unstable recovery; the scheme based on external input power is better in control effect， but due to its low cost performance， it limits its feasibility of large-scale application. [Conclusions] Future research can consider combining different control schemes to give full play to their respective advantages and provide more stable and efficient frequency response control.

Keywords： wind power generation; fast frequency response; load shedding operation; energy storage; review

0 引言

有關(guān)電網(wǎng)頻率響應(yīng)問題的研究，始于20世紀90年代，隨著美國政府對電力公用事業(yè)放松管制并引入市場競爭機制，越來越多的電力營銷商和獨立發(fā)電商涌入市場，從而導(dǎo)致電網(wǎng)中的不穩(wěn)定因素增加。Ingleson等［1］電力系統(tǒng)運營人員發(fā)現(xiàn)了美國東部互聯(lián)頻率控制特性正在下降的現(xiàn)狀，Ingleson等［2］花費10年的時間，最終確認了這一事實。Schulz［3］則是通過建模的方式驗證了這一點。Virmani［4］認為如果這種情況持續(xù)下去，整個電網(wǎng)抗擊突發(fā)頻率下降的能力將會降低，甚至出現(xiàn)停電的可能性。2003年，美國東北部發(fā)生大面積停電事故［5］，北美電力可靠性委員會（North American Electric Reliability Council，NERC）組織的北美同步相量倡議（North American Synchro-Phasor Initiative，NASPI）發(fā)布了關(guān)于頻率響應(yīng)的白皮書［6］，并組織起草了頻率響應(yīng)標準［7］。

與頻率響應(yīng)情況不同的是，快速頻率響應(yīng)（Fast Frequency Response，F(xiàn)FR）的出現(xiàn)更多是因為新能源發(fā)電量的提升，可再生能源發(fā)電量預(yù)計將在可預(yù)見的未來強勁增長，而可再生能源產(chǎn)量增長最大的部分則是風(fēng)電。2008年，歐盟發(fā)電總量大約為65 GW，有超過8.5 GW的電能來源于風(fēng)電［8］。此外，許多發(fā)展中國家也在不斷增加風(fēng)機的裝機量［9］。截至2018年，中國市場新增裝機總?cè)萘繛?1 GW（包含19.3 GW的陸上風(fēng)電裝機和1.7 GW的海上風(fēng)電裝機），全球市場占比42%［10］。伍德麥肯錫咨詢公司預(yù)測未來10年，全球范圍內(nèi)風(fēng)電新增裝機量預(yù)計將超過680 GW［11］。但遺憾的是，風(fēng)力發(fā)電機（如變速恒頻風(fēng)電機）不具備傳統(tǒng)火電廠一次調(diào)頻的能力［12］，即其缺乏慣性響應(yīng)和輔助頻率的支持，包括雙饋感應(yīng)發(fā)電機［13］和永磁同步發(fā)電機［14］。

值得注意的是，在FFR的定義上，各方的意見并不一致，部分研究人員將FFR認為是在新能源電力系統(tǒng)中一次頻率響應(yīng)的替代品［15］（primary frequency response，PFR），而另一部分研究人員將FFR對應(yīng)于在主要功率失衡后，不立即響應(yīng)同步電機擺動方程發(fā)電技術(shù)的頻率響應(yīng)，即用于模仿傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中一次響應(yīng)之前的慣性響應(yīng)［16］。因此，本研究對各類FFR的實現(xiàn)原理及技術(shù)方案進行對比分析，為FFR的發(fā)展方向提供參考。

1 基本概念

當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生大功率失衡后，電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)大致可分為3個主要階段：慣性響應(yīng)、一次頻率響應(yīng)和二次頻率響應(yīng)，如圖1所示。

功率失衡后，系統(tǒng)頻率下降的速度主要取決于系統(tǒng)的總慣量［17］，即系統(tǒng)慣量越低，系統(tǒng)頻率下降得越快［18］。電力系統(tǒng)的平均慣量常數(shù)[Hsys]由連接到系統(tǒng)的所有旋轉(zhuǎn)同步發(fā)電機的組合慣量決定，見式（1）。

[Hsys=i=1nHiSii=1nSi] " " " " " （1）

式中：[Hi]為發(fā)電機i的慣性常數(shù)；[Si]為發(fā)電機i的額定功率。

由于調(diào)速器的時間延遲，所以在故障發(fā)生后，同步發(fā)電機無法立即提供所需的額外功率以維持系統(tǒng)中的功率平衡，隨之產(chǎn)生的功率和負載間的差值由同步發(fā)電機動能中提取的額外功率進行補償。其中，由系統(tǒng)頻率變化而導(dǎo)致的旋轉(zhuǎn)速度和動能發(fā)生變化，可以認為是發(fā)電機對系統(tǒng)的慣性響應(yīng)有影響，繼而導(dǎo)致機器速度降低，直至頻率變化率[dfdt]為零［19］。這種響應(yīng)一般被稱為慣性響應(yīng)［20］，其運行規(guī)律由擺動方程決定，見式（2）。

[2Hdωdt=Tm?Te] " " " " （2）

式中：[H]是慣性常數(shù)；[ω]是發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；[Tm]是機械扭矩；[Te]是電磁扭矩。

在慣性響應(yīng)后，同步發(fā)電機的調(diào)速器開始動作，從而導(dǎo)致渦輪機的輸出功率增加，同步發(fā)電機的發(fā)電量將因此增加，直到恢復(fù)發(fā)電耗電間的平衡，并且系統(tǒng)頻率已經(jīng)穩(wěn)定。第二階段稱為二次頻率控制，包括調(diào)整發(fā)電機組的功率設(shè)定點，通常通過自動發(fā)電控制系統(tǒng)進行控制。通常情況下，風(fēng)力渦輪機能夠通過最大功率點跟蹤（Maximum Power Point Tracking，MPPT）運行機制在一定的風(fēng)速情況下獲得最佳功率輸出。目前，風(fēng)電電機實現(xiàn)FFR的方案主要為減載運行及儲能，二者的區(qū)別在于是否借助外部的電能輸入。

2 減載運行方案

減載運行是利用風(fēng)力渦輪機來獲取合理量的電能，同時為負載擾動保留一定的功率裕度。儲備的動力余量能夠在規(guī)定時間內(nèi)吸收頻率波動，目前，風(fēng)力渦輪機減載運行主要有慣量響應(yīng)、轉(zhuǎn)速響應(yīng)及控制槳距角三種方案。

2.1 慣量響應(yīng)

慣量響應(yīng)是指發(fā)電機組瞬時釋放存儲在慣性質(zhì)量中的大量動能，以模擬主頻率控制的“隱藏”慣性［21］，如圖2所示。正常情況下，可變速風(fēng)機在最佳運行曲線上的某個點（圖2（a）中的點1）運行。當(dāng)發(fā)生頻率失衡時，電機的慣量控制器會因變流器轉(zhuǎn)矩參考值的變化而獲得過量生產(chǎn)功率?P。在該過程中，運行點從點1轉(zhuǎn)移至點2，此時的風(fēng)機不再需要頻率支持或轉(zhuǎn)速達到最小限制，值得注意的是，風(fēng)機轉(zhuǎn)速的減小意味著慣量控制器從風(fēng)機中獲取了對電網(wǎng)有貢獻的額外功率。接著，運行點從點2轉(zhuǎn)移至點3，即恢復(fù)到正常的運行曲線，至此慣量控制器停止運行，超產(chǎn)期結(jié)束。此時，發(fā)電功率低于機械功率Pacc，富余功率產(chǎn)生加速度將風(fēng)機送回正常的運行點1，這種頻率響應(yīng)方法被稱為臨時頻率支持（Temporary Frequency Support，TFS）。但假設(shè)在點2處風(fēng)機頻率就已經(jīng)恢復(fù)到平衡狀態(tài)，風(fēng)機則擁有P0的有功功率，而此時關(guān)閉控制器，風(fēng)機能提供的功率僅為P1，這也就意味著會出現(xiàn)P0-P1的功率滑坡，從而造成二次頻率下降。

針對該情況，研究人員也提出一些改進方案。例如，在發(fā)生頻率二次下降時給風(fēng)機保持適度的供電，使功率逐漸發(fā)生變化，但問題的關(guān)鍵是如何識別出頻率二次下降。Liu等［22］發(fā)現(xiàn)風(fēng)機正常運行時，隨著風(fēng)速增大，風(fēng)機轉(zhuǎn)速變大，輸出功率上升，反之亦然。當(dāng)風(fēng)機開始支持頻率響應(yīng)時，風(fēng)機轉(zhuǎn)速將減小，即轉(zhuǎn)速變化率將小于零。同時，風(fēng)機的輸出功率會增加，使得輸出功率的變化率大于零。但當(dāng)風(fēng)機完成頻率響應(yīng)后，風(fēng)機轉(zhuǎn)速又開始上升（轉(zhuǎn)速變化率大于0），輸出功率下降（輸出功率變化率小于0），此時就會出現(xiàn)頻率二次下降的現(xiàn)象。因此，可以通過綜合轉(zhuǎn)速變化率和輸出功率變化率的情況來判斷頻率二次下降的時間。Yang等［23］提出了一種TFS改進方案，如圖2（b）所示。該方案由四個階段組成，第一、二階段為減速階段，第三、四階段為加速階段。減速階段，在預(yù)設(shè)時間內(nèi)通過增量功率增加電機的輸出功率，然后強制轉(zhuǎn)子速度收斂到穩(wěn)定地運行范圍；加速階段，為了快速恢復(fù)轉(zhuǎn)子速度，第三階段的參考值隨著轉(zhuǎn)子速度和時間平滑下降，直到滿足MPPT曲線。第四階段的轉(zhuǎn)子速度隨著MPPT曲線恢復(fù)到事件發(fā)生前的值。

2.2 轉(zhuǎn)速響應(yīng)

轉(zhuǎn)速響應(yīng)機制的基本原理如圖3所示。當(dāng)檢測到頻率下降時，就會增加?Pop值，直至風(fēng)機達到最小轉(zhuǎn)速，生產(chǎn)過剩期結(jié)束風(fēng)機“釋放”。其中，機械功率通過估計器獲得，為有功功率的調(diào)整提供參考［24］。

風(fēng)機的功率與轉(zhuǎn)速關(guān)系如圖4所示。在正常情況下，可變速風(fēng)機在正常生產(chǎn)曲線上運行［25］。例如，在圖4中點1以轉(zhuǎn)速ω0產(chǎn)生有功功率。如果要實現(xiàn)通過轉(zhuǎn)換器設(shè)定點的相對快速變化來獲得數(shù)量為?Pop的生產(chǎn)過剩，則需要先從點1轉(zhuǎn)移到點2，此時由于機械和機電扭矩的不平衡，風(fēng)機轉(zhuǎn)速逐漸減小，該過程在圖4中的表現(xiàn)為點2轉(zhuǎn)移到點3。這段時間內(nèi)由于機械功率的降低，功率的不平衡逐漸增加，但輸出功率Pe保持不變。當(dāng)轉(zhuǎn)速在達到最小轉(zhuǎn)速時，可變速風(fēng)機功率控制系統(tǒng)將功率設(shè)定點從點3更改為點4，此時風(fēng)機產(chǎn)生的有功功率低于機械功率Pacc。若這段時間內(nèi)風(fēng)速不變，機械功率的值會使機器加速回到之前的正常運行點1，該過程被稱為生產(chǎn)過剩。其中，點2到點3為“生產(chǎn)過剩期”，點4到點1為“生產(chǎn)不足期”。然而，過量的有功功率產(chǎn)生之后是加速期，其對系統(tǒng)頻率分布的負面影響在本研究中未被分析。

Delille等［26］提出了一種適用于慢響應(yīng)電力系統(tǒng)的改進技術(shù)，這種技術(shù)不僅避免了加速期，而且還減少了頻率偏移并注入主頻率控制功率，直到次級控制吸收功率不平衡。該策略的實現(xiàn)原理是參照減載的最大功率跟蹤曲線，使每個風(fēng)機在低于最佳運行模式的情況下運行。其中，減載操作是通過降低葉尖速比實現(xiàn)的。當(dāng)檢測到頻率衰減時，風(fēng)機會輸出高于正常水平的功率來支撐頻率的穩(wěn)定，待產(chǎn)能過剩期結(jié)束后風(fēng)機重回最佳運行狀態(tài)，但該方案對風(fēng)速的依賴程度較高需要分別討論［27］。

最大功率跟蹤和最大減載功率跟蹤曲線如圖5所示。在正常狀態(tài)下，風(fēng)機沿著圖中的A'B'C'以低于可用風(fēng)能的狀態(tài)進行減載運行，該比率一般取10%。在中風(fēng)速范圍內(nèi)（即A'到B'），當(dāng)發(fā)生頻率失衡時，會施加過度生產(chǎn)功率，使得有功功率參考值從點1轉(zhuǎn)移至點2，從而使風(fēng)機減速直至點3，那么此時的功率參考值會回到最佳運行曲線上的點4，最終穩(wěn)定在點5。高風(fēng)速區(qū)域?qū)?yīng)圖中B'之后的區(qū)域，當(dāng)風(fēng)速高于點C'時，此時已無法考慮風(fēng)機減速的可能，而是通過其葉片的額外俯仰來進行減載操作。在發(fā)生頻率失衡時，風(fēng)機通過俯仰控制器的動作使俯仰角減小，從而達到迅速減速的效果。在此過程中，由于俯仰機構(gòu)相對較快的動作使風(fēng)機能在速度發(fā)生顯著下降之前達到新的穩(wěn)態(tài)點，因此向電網(wǎng)輸送的動能可忽略不計。A之前的區(qū)域?qū)?yīng)低風(fēng)速范圍，在該情況下，風(fēng)機一般會以接近最低速度限制的轉(zhuǎn)速運行，也就意味著幾乎不可能過度生產(chǎn)功率。若此時發(fā)生頻率失衡，則需要引入額外能源迫使風(fēng)機加速。不可否認的是，該方案的實現(xiàn)方式復(fù)雜且會在實際運行過程中產(chǎn)生棄電。

2.3 槳距角響應(yīng)控制

槳距角響應(yīng)利用的是風(fēng)力渦輪機變槳機制［28］。在正常運行期間，增加的槳距角用于實現(xiàn)減載運行。當(dāng)風(fēng)機出現(xiàn)頻率下降的情況時，可通過減小槳距角增加功率儲備，這一過程稱為葉片順槳。在實際應(yīng)用中，利用槳距角進行頻率響應(yīng)也存在許多問題［29］。首先，響應(yīng)要十分迅速，槳距角控制器需要有較高的槳距變化率，否則會引起較大規(guī)模的功率偏移；其次，風(fēng)機的葉片在實際的運行中會連續(xù)切入局部陣風(fēng)，若此時進行槳距角操作則會引起十分明顯的功率擺動。因此，槳距角響應(yīng)主要用于在風(fēng)速非常高的情況下限制風(fēng)力渦輪機的功率輸出。

上述三種方案的對比見表1。由表1可知，慣量響應(yīng)實現(xiàn)了更平滑的系統(tǒng)響應(yīng)，減少了瞬態(tài)振蕩，但需要較為精確且復(fù)雜的控制算法和更高的計算資源來避免頻率二次下降；轉(zhuǎn)速響應(yīng)可以快速響應(yīng)系統(tǒng)需求，適用于緊急情況，但該方案過于依賴當(dāng)前風(fēng)速，且會因為控制策略的差異導(dǎo)致瞬態(tài)振蕩和棄電；控制槳距角通過調(diào)整槳距角來控制系統(tǒng)輸出，具有較高的靈活性和精確度，但響應(yīng)速度較慢，且需要精確的傳感器和控制機制。

3 儲能方案

通過上述論述，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的響應(yīng)方案受速度、額定功率和恢復(fù)期等的限制?；诖?，部分學(xué)者希望借助于外部的電能輸入以幫助電機恢復(fù)頻率，該方法被稱為儲能系統(tǒng) （Energy Storage Systems，ESS）。近年來，儲能因其反應(yīng)迅速及可靠性高，越來越受到研究人員的青睞。儲能系統(tǒng)調(diào)節(jié)頻率是將富裕的電能轉(zhuǎn)換成另一種形式的可儲存能量，并在需要時轉(zhuǎn)化回來，協(xié)助風(fēng)機完成頻率響應(yīng)，這類可儲存能量包含化學(xué)能、動能和熱能等。

3.1 化學(xué)能存儲

儲能方案中最為常見的是以化學(xué)能方式進行存儲，如電池儲能系統(tǒng)（Battery Energy Storage System，BESS）被認為是電網(wǎng)服務(wù)最有前途的技術(shù)之一［30］，其放電過程是通過將電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，該過程沒有有害排放物或噪聲［31］，且?guī)缀醪恍枰S護［32］。該技術(shù)目前的關(guān)鍵點在于蓄電池的能量密度，然而BESS主要的缺陷在于充放電時間較長［33］及電池老化［34］。

3.2 動能存儲

在動能存儲中原理最為簡單的是抽水蓄能（Pumped hydro storage，PHS）［35］。在正常運行過程中，風(fēng)電廠使用富裕電力將水從下游水庫泵送到上游水庫，當(dāng)出現(xiàn)頻率振蕩時，水從上部水庫流出并啟動渦輪機，以在高峰時段產(chǎn)生的電力參與頻率調(diào)節(jié)，如圖6所示。因此，該方案的使用地域存在較為嚴重的局限性。在水力資源不發(fā)達的西部風(fēng)電廠，可以考慮飛輪儲能（Flywheel Energy Storage ，F(xiàn)ES）這一動能存儲方式（俗稱機械電池），如圖7所示。FES的工作原理是正常情況下風(fēng)機給飛輪充電，飛輪以動能的形式存儲能量，此時飛輪會加速其旋轉(zhuǎn)運動以儲存動能，在待機模式下保持動能儲存，當(dāng)需要儲存的能量時，飛輪開始釋放動能。飛輪所儲存的能量多少取決于飛輪的形狀、質(zhì)量和旋轉(zhuǎn)速度［36］。

當(dāng)然飛輪也有以下的不足之處。瞬時輸出能力較差。因為飛輪系統(tǒng)所使用的轉(zhuǎn)子中需要帶有永磁體的設(shè)備來消除源于設(shè)備中磁耦合的損耗［37］無法做到瞬時輸出；長期儲能的能力較差。永磁體高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生離心力，進而導(dǎo)致系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，需要主動磁軸承等附加裝置保證系統(tǒng)穩(wěn)定，但軸承與永磁體之間會產(chǎn)生漏磁而導(dǎo)致能量損耗［38］。例如，200 t飛輪的摩擦損失估計約為200 kW，總效率將在5 h后降至78%，一天后降至45%［39］；與其他超導(dǎo)體應(yīng)用一樣，飛輪儲能系統(tǒng)需要昂貴的低溫冷卻裝置［40］。低溫冷卻系統(tǒng)會提高飛輪儲能系統(tǒng)的總成本，降低整體蓄熱能效［41］。

3.3 熱能存儲

目前，熱能儲存系統(tǒng)存在兩種類型，即潛熱蓄熱和顯熱蓄熱。潛熱蓄熱利用材料在恒定溫度下的液固轉(zhuǎn)變［42］，在堆積過程中散裝材料將從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)；在回收過程中，又會轉(zhuǎn)回固態(tài)。蓄熱器和外部環(huán)境之間的熱傳遞是通過傳熱流體進行的。能量儲存在給定的溫度下，熱量越高，濃度越高，熔化焓隨著所用散裝材料的熔化溫度而增加（該材料一般為NaOH）。顯熱蓄熱是通過加熱在堆積階段的散裝材料（鈉、熔鹽、加壓水等）來實現(xiàn)的［43］，通過回收熱量以產(chǎn)生水蒸氣，從而驅(qū)動渦輪發(fā)電機系統(tǒng)。在正常運行時段，可以從熱電廠獲得用于儲存的熱水，通過在回收儲存的能量時加熱供水并同時減少渦輪機出口，在需要時產(chǎn)生額外的電力，渦輪高溫蓄熱示意如圖8所示。這種儲能方式不僅成本低廉而且憑借火電的先發(fā)優(yōu)勢有著相對成熟的技術(shù)儲備，但該方式依賴于材料溫度的變化，儲能密度較低，在實際的生產(chǎn)中難以維持恒定溫度。

4 結(jié)語

首先，本研究分別回顧了三種風(fēng)力發(fā)電減載運行方案的實現(xiàn)原理，發(fā)現(xiàn)慣量響應(yīng)和轉(zhuǎn)速響應(yīng)因為過快的變化率會造成較大的功率振蕩，甚至?xí)鸲晤l率下降，而槳距角控制則受限于對控制精細程度較高的應(yīng)用。但值得注意的是，研究人員一方面嘗試將變化率較快的慣量響應(yīng)和速度響應(yīng)與變化緩慢的槳距角控制進行組合使用，以達到平穩(wěn)恢復(fù)頻率的目的；另一方面通過儲能系統(tǒng)實現(xiàn)快速頻率響應(yīng)以防止過量產(chǎn)能后引發(fā)的二次頻率下降。其次，儲能系統(tǒng)雖然能夠彌補傳統(tǒng)電機頻率響應(yīng)方案的不足，但也帶來了新的問題。例如，造價高昂、存儲損耗大、瞬時輸出能力較差及存在地域局限性等。最后，合理地將減載運行和儲能系統(tǒng)相結(jié)合，將會是未來風(fēng)電領(lǐng)域快速頻率響應(yīng)的發(fā)展和研究熱點。

參考文獻：

［1］INGLESON J ， NAGLE M . Decline of eastern interconnection frequency response［J］.IEEE， 1999.

［2］INGLESON J W ， ALLEN E .Tracking the eastern interconnection frequency governing characteristic［C］//Power amp; Energy Society General Meeting.IEEE， 2010.

［3］SCHULZ R P .Modeling of governing response in the eastern interconnection［C］//IEEE Power Engineering Society Winter Meeting.IEEE， 2002.

［4］ VIRMANI S .Security impacts of changes in governor response［C］//Power Engineering Society 1999 Winter Meeting， IEEE.IEEE， 1999.

［5］CHOW J H ， VANFRETTI L ， ARMENIA A ，et al.Preliminary synchronized phasor data analysis of disturbance events in the US Eastern Interconnection［C］//Power Systems Conference amp; Exposition.IEEE， 2009.

［6］BIALEK J W，GERMOND A， CHERKAOUI R.Improving NERC transmission loading relief procedures［J］.The Electricity Journal，2000，13（5）：11-19.

［7］NERC. Standard BAL-003-1—frequency response and frequency bias setting［S/OL］. 2012［2024-10-08］.https：//www.nerc.com/pa/stand/reliability%20standards/bal-003-1.pdf

［8］MUSKULUS M ， "MANN J . Selected papers from the european wind energy association 2014， barcelona［J］. IET Renewable Power Generation， 2015，9（8）：865-866.

［9］POLINDER H. Overview of and trends in wind turbine generator systems［C］//Power amp; Energy Society General Meeting.2011.

［10］舟丹. 全球十大風(fēng)電國家的裝機容量［J］. 中外能源， 2019，24（7）：82.

［11］ARSHAD M， O'KELLY B. Global status of wind power generation： theory， practice， and challenges［J］. International Journal of Green Energy， 2019，16（14）：1073-1090.

［12］孫驍強， 高敏， 劉鑫，等. 風(fēng)電場參與西北送端大電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)的快速頻率響應(yīng)能力實測與分析［J］. 南方電網(wǎng)技術(shù)， 2018， 12（1）：48-54.

［13］JUNYENT-FERRE A， PIPELZADEH Y， GREEN T C. Blending HVDC-link energy storage and offshore wind turbine inertia for fast frequency response［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy， 2015， 6（3）：1059-1066.

［14］GUO S F，ZHANG J T，PHILIP A，et al. A review of wind turbine deloaded operation techniques for primary frequency control in power system［C］// 2018 China International Conference on Electricity Distribution （CICED），2018.

［15］田池. 面向快速頻率響應(yīng)的水電機組動態(tài)模型研究［D］. 大連：大連理工大學(xué)， 2019.

［16］RAHMANN C， CASTILLO A. "Fast frequency response capability of photovoltaic power plants： the necessity of new grid requirements and definitions［J］.Energies，2014，7（10）：6306-6322.

［17］LALOR G， MULLANE A， O'MALLEY M. Frequency control and wind turbine technologies［J］. IEEE Transactions on Power Systems： A Publication of the Power Engineering Society， 2005， 20（4）：1905-1913.

［18］MULLANE A， O'MALLEY M. The inertial response of induction-machine-based wind turbines［J］. IEEE Transactions on Power Systems： A Publication of the Power Engineering Society， 2005， 20（3）：1496-1503.

［19］ERLICH I，Wilch M. "Primary frequency control by wind turbines［C］//Power amp; Energy Society General Meeting.IEEE， 2010.

［20］KEUNG P K， LI P， BANAKAR H， et al. Kinetic energy of wind-turbine generators for system frequency support［J］. IEEE Transactions on Power Systems： A Publication of the Power Engineering Society， 2009， 24（1）：279-287.

［21］王明揚， 白迪. 風(fēng)電場一次調(diào)頻控制策略研究［J］. 沈陽工程學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2019， 15（3）：260-264.

［22］ LIU K， QU Y B， KIM H M， et al. Avoiding frequency second dip in power unreserved control during wind power rotational speed recovery［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2018，33（3）：3097-3106.

［23］YANG D J， KIM J， KANG Y C， et al. Temporary frequency support of a DFIG for high wind power penetration［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2018，33（3）：3428-3437.

［24］TARNOWSKI G C ， KJAR P C ， SORENSEN P E ，et al.Variable speed wind turbines capability for temporary over-production［C］//IEEE Power amp; Energy Society General Meeting.IEEE， 2009.

［25］ULLAH N R， THIRINGER T， KARLSSON D. Temporary primary frequency control support by variable speed wind turbines—potential and applications［J］. IEEE Transactions on Power Systems， 2008， 23（2）：601-612.

［26］DELILLE G， FRANCOIS B， MALARANGE G. Dynamic frequency control support by energy storage to reduce the impact of wind and solar generation on isolated power system's inertia［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy， 2012， 3（4）：931-939.

［27］GOWAID I A，EL-ZAWAWI A，EL-GAMMAL M.Improved inertia and frequency support from grid-connected DFIG wind farms［J］.IEEE， 2011：1-9.

［28］RAMTHARAN G，EKANAYAKE J B，JENKINS N.Frequency support from doubly fed induction generator wind turbines［J］. IET Renewable Power Generation， 2007， 1（1）：3-9.

［29］BOSSANYI E A . The design of closed loop controllers for wind turbines［J］. Wind Energy， 2000， 3（3）：149-163.

［30］ ADITYA S K ， DAS D .Application of battery energy storage system to load frequency control of an isolated power system［J］.International Journal of Energy Research， 1999.

［31］RAHMANI-ANDEBILI M. Cooperative distributed energy scheduling in microgrids［J］. Power Systems， 2018：235-254.

［32］RAHMANI-ANDEBILI，MEHDI. Stochastic， adaptive， and dynamic control of energy storage systems integrated with renewable energy sources for power loss minimization［J］. Renewable Energy， 2017：1462-1471.

［33］ BOSSCHE P V D ， VERGELS F ， MIERLO J V . SUBAT： an assessment of sustainable battery technology［J］. Journal of Power Sources， 2005， 162（2）：913-919.

［34］STEIN K， TUN M， MATSUURA M， et al. Characterization of a fast battery energy storage system for primary frequency response［J］. Energies， 2018， 11（12）：3358-3358.

［35］IBRAHIM H， ILINCA A P J. Solutions de stockage de l'énergie éolienne ： rapport interne［R/OL］. 2006［2024-10-08］.https：//constellation.uqac.ca/id/eprint/3288/.

［36］NGUYEN T D， TSENG K J， ZHANG S， et al. A novel axial flux permanent-magnet machine for flywheel energy storage system： design and analysis［J］. IEEE Trans. Industrial Electronics，2011，58（9）：3784-3794.

［37］LEE J P，JEONG N H，HAN Y H， et al.Assessment of the energy loss for sfes with rotational core type PMSM/G［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity， 2009， 19（3）：2087-2090.

［38］LEE J P， HAN S C， HAN Y H， et al. Loss characteristics of SFES with amorphous core for PMSM［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity， 2011， 21（3）：1489-1492.

［39］LEE J P， PARK B J， HAN Y H ， et al. Energy loss by drag force of superconductor flywheel energy storage system with permanent magnet rotor［J］. IEEE Transactions on Magnetics， 2008， 44（11）：4397-4400.

［40］LEE J， JEONG S， HAN Y H， et al. Concept of cold energy storage for superconducting flywheel energy storage system［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity， 2011， 21（3）：2221-2224.

［41］ANDRADE R D，SOTELO G G， FERREIRA A C， et al. Flywheel energy storage system description and tests.［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity， 2007， 17（2）：2154-2157.

［42］KHAN N， DILSHAD S， KHALID R， et al. Review of energy storage and transportation of energy［J］. Energy Storage， 2019.

［43］SHAQSI A Z A， SOPIAN K，AL-HINAI A. Review of energy storage services， applications， limitations， and benefits［J］. Energy Reports， 2020， 6（S7）：288-306.