Page 87 - 2025年第56卷第10期

无储能分别减小了 72.40%、76.02%；在频率恢复阶段，模糊分频策略与虚拟下垂策略的最终稳态频
率基本保持一致，二者与无储能方案相比，稳态偏差减小了 13.48%。由此可见，飞轮储能的加入可有
效提升系统面对突变负荷时频率的稳定性。
从图 9 中可以看出，三种策略下系统均可对阶跃扰动作为有效响应，在响应时间方面，加入了飞
轮储能的系统对阶跃扰动响应更快，响应时间缩短了 1.18 s，模糊分频策略下的系统总出力响应速度
较虚拟下垂控制进一步提升，同时飞轮储能的加入有效避免了出力超调现象。在系统最终稳定出力
上，无储能下的输出功率为 4.265 MW，加入飞轮储能后的输出功率为 4.298 MW，稳定出力得到提升，
与前文稳态频率提升相对应。
结合图 10 和图 11 可得，飞轮储能凭借其快速响应能力，迅速承担瞬时出力需求，有效消除阶跃
响应对水电机组的冲击，水电机组以平缓的出力方式达到 2.940 MW 的稳态值，在加入模糊分频策略
后，飞轮储能的瞬时输出功率变化量峰值由 3.627 MW 提升至 4.165 MW 并维持了 5 s，进一步提升了飞
轮储能的瞬时出力能力，同时为水电机组的出力响应提供了更长准备的时间，水电出力方式也更加平
缓。由此可见，飞轮储能的加入显著缓解了由阶跃扰动带给水电机组的出力波动，同时模糊分频策略
较虚拟下垂策略也更好地发挥出了飞轮储能作为“功率型”储能的优势。

图 10 阶跃扰动下水电机组输出功率曲线 图 11 阶跃扰动下飞轮储能输出功率曲线

4.2 连续扰动工况 前文已说明飞轮储能在阶跃扰动下可有效提升系统的调频能力，减小水电的出力
波动。持续无规则的小幅负荷波动是机组参与系统一次调频的主要诱因，故有必要研究在连续扰动条
件下前文所提策略的有效性。选取某风电场的实际风电功率波动作为干扰信号，如图 12 所示，对比分
析本文提出的模糊分频策略在连续工况下的调频效果。图 13—16 分别是连续扰动下的频率变化、各机
组输出功率、飞轮储能荷电状态 SOC 变化。

图 12 风电波动功率 图 13 连续扰动下系统频率变化曲线

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