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对无储能系统，虚拟下垂控制的飞轮辅助水电系统以及模糊分频控制下的飞轮辅助水电系统进行对比
分析，验证所提控制策略的有效性，综合评价飞轮储能辅助常规水电一次调频的性能。
表 1 水电系统仿真参数
参数 数值 参数 数值
比例增益 K p 3.97 水轮机增益 A t 1.1364
积分增益 K i 1.57 管道的水力浪涌阻抗的规格化值 Z n 1.5010
微分增益 K d 1.99 弹性时间 T e /s 0.5155
微分滤波时间常数 T n /s 0.28 空载流量相对值 q nl 0.12
主接力器响应时间常数 T y /s 0.5 净水头相对值 h 0 1.0166
机组惯性时间常数 T a /s 5.72 引水系统水头损失系数 f p 0.0166
机组静态频率自调节系数 e n 0.8771 水力阻尼因子 D t 0
表 2 飞轮储能系统仿真参数
参数 数值 参数 数值
2
飞轮转动惯量 J/ (kg ⋅ m ) 2.063 变流器增益 K r 0.0646
黏滞摩擦系数 B/ (N ⋅ m/ (rad/s) ) 0.0005 变流器时间常数 T r /s 0.000083
永磁磁链 ψ f /Wb 0.1286 额定转速 ω m / (r/ min) 5000
极对数 p 2 额定电流 I/A 25
定子电阻 R s /Ω 0.097 额定转矩 T e / (N ⋅ m ) 14
定子电感 L/mH 2.085 飞轮储能频率调节系数 K F 16.7
4.1 阶跃扰动工况 在 t = 10 s 时，加入 4.5 MW 的阶跃负荷扰动，仿真时长设为 80 s。不同控制策略下
系统频率值及各机组出力值见表 3。图 8—11分别是加入阶跃扰动后的频率变化及各机组输出功率图。
表 3 不同控制策略系统频率值及各机组出力值
水轮机 飞轮储能
控制方法 频率最低值/Hz 稳态频率值/Hz 到达稳态时间/s
出力峰值/MW 稳态值/MW 出力峰值/MW 稳态值/MW
无储能 49.558 49.911 28.182 6.780 4.265
虚拟下垂 49.878 49.923 39.366 2.940 3.627 1.359
模糊分频 49.894 49.923 45.200 2.940 4.165 1.359
图 8 阶跃扰动下频率变化曲线 图 9 阶跃扰动下系统总输出功率
由图 8 可知，飞轮储能参与水电机组调频后，可有效避免频率出现瞬时大幅下降，虚拟下垂、模
糊分频策略分别可将频率最低点由无储能的 49.558 Hz 提升至 49.878 和 49.894 Hz，最大频率偏差相比
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