Review on Grid-following/Grid-forming Hybrid Mode Control for Grid-connected Converter in High Penetration Rate of Renewable Energy Generation

ZHANG Xing; ZHAN Xiangdui; WU Mengze; HAN Feng; FU Xinxin; LI Ming

doi:10.7500/AEPS20240114003

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Review on Grid-following/Grid-forming Hybrid Mode Control for Grid-connected Converter in High Penetration Rate of Renewable Energy Generation

Review·Perspective | 更新时间：2025-06-16

- Review on Grid-following/Grid-forming Hybrid Mode Control for Grid-connected Converter in High Penetration Rate of Renewable Energy Generation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 48, Issue 21, Pages: 1-15(2024)
- 作者机构：
  
  可再生能源接入电网技术国家地方联合工程实验室（合肥工业大学），安徽省合肥市 230009
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Joint Funds of National Natural Science Foundation of China(U23A20655);the Young Scientists Fund of National Natural Science Foundation of China(52207211);the Fundamental Research Funds for the Central Universities(JZ2024HGTB0259)
- DOI：10.7500/AEPS20240114003
  CLC：
- Received：14 January 2024，
  
  Revised：2024-05-08，
  
  Published：10 November 2024
- 稿件说明：
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张兴,战祥对,吴孟泽等.高渗透率新能源发电并网变流器跟网/构网混合模式控制综述[J].电力系统自动化,2024,48(21):1-15.

ZHANG Xing,ZHAN Xiangdui,WU Mengze,et al.Review on Grid-following/Grid-forming Hybrid Mode Control for Grid-connected Converter in High Penetration Rate of Renewable Energy Generation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(21):1-15.
张兴,战祥对,吴孟泽等.高渗透率新能源发电并网变流器跟网/构网混合模式控制综述[J].电力系统自动化,2024,48(21):1-15. DOI： 10.7500/AEPS20240114003.

ZHANG Xing,ZHAN Xiangdui,WU Mengze,et al.Review on Grid-following/Grid-forming Hybrid Mode Control for Grid-connected Converter in High Penetration Rate of Renewable Energy Generation[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(21):1-15. DOI： 10.7500/AEPS20240114003.

摘要

随着新能源发电渗透率的不断提升，目前以跟网型控制为主流的并网变流器稳定运行受到严峻挑战，具有主动电网支撑能力且弱电网稳定性强的构网型变流器控制技术受到广泛关注。然而，在高渗透率新能源发电条件下，尤其是末端弱电网中，并网变流器采用单一的跟网或构网模式控制难以兼顾稳定性、经济性和电网支撑性能。为此，国内外学者从2种模式的互补特性出发，提出并研究了跟网/构网混合模式控制策略，以期使并网变流器在弱电网下稳定运行的同时，最大限度地利用新能源，并取得优越的电网支撑性能。文中首先从跟网型与构网型变流器的基本控制结构出发，分析了跟网型和构网型变流器控制性能的互补特性；在此基础上，重点梳理了几种不同技术路线的混合模式控制方案，涉及多种单机混合控制策略和多机的场站级混合控制策略，并详细阐述了各方案的技术研究思路、原理和优缺点；最后，对跟网/构网混合模式控制技术的发展进行了展望。

Abstract

With the increasing penetration rate of renewable energy generation

the stable operation of grid-connected converters with grid-following control as the mainstream has been severely challenged. Therefore

the control technologies of grid-forming converters with active support capability for the power grid and strong stability in the weak power grid have received much attention. However

under the conditions of high penetration rate of renewable energy generation

especially in the terminal weak grid

it is difficult for the grid-connected converters to balance stability

economy

and power grid support performance by using a single grid-following or grid-forming mode control. Based on the complementary characteristics of the two modes

scholars at home and abroad have proposed and studied the grid-following/grid-forming hybrid mode control strategy

to make the grid-connected converters operate stably in the weak power grid

maximize the use of renewable energy

and achieve superior power grid support performance. Starting from the basic control structures of grid-following and grid-forming converters

this paper analyzes the complementary characteristics of the control performance of grid-following and grid-forming converters. On this basis

the hybrid mode control schemes of several different technical routes are sorted out

involving a variety of single-machine hybrid control strategies and multi-machine station-level hybrid control strategies. The technical research idea

principle

advantages

and disadvantages of each scheme are elaborated in detail. Finally

the development of grid-following/grid-forming hybrid mode control technologies is prospected.

关键词

Keywords

references

国家能源局 . 2023年全国电力工业统计数据［EB/OL］.［ 2024-01-26 ］. http：//www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.htm http://www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.htm .

National Energy Administration . National electric power industry statistics in 2023 ［EB/OL］. ［ 2024-01-26 ］. http：//www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.htm http://www.nea.gov.cn/2024-01/26/c_1310762246.htm .

徐政 . 高比例非同步机电源电网面临的三大技术挑战［J］. 南方电网技术， 2020 ， 14 （ 2 ）： 1 - 9 .

XU Zheng . Three technical challenges faced by power grids with high proportion of non-synchronous machine sources ［J］. Southern Power System Technology ， 2020 ， 14 （ 2 ）： 1 - 9 .

梁军，李传玥 . 并网换流器控制模式发展及弱电网稳定研究［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3703 - 3712 .

LIANG Jun ， LI Chuanyue . Recent development of grid-connected inverters and weak-grid stabilization ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 3703 - 3712 .

王伟胜，李光辉，何国庆，等 . 面向新型电力系统的新能源并网控制挑战与展望［J］. 新型电力系统， 2023 ， 1 （ 2 ）： 145 - 160 .

WANG Weisheng ， LI Guanghui ， HE Guoqing ， et al . Challenges and prospects of grid connection control of renewable energy for new power systems ［J］. New Type Power Systems ， 2023 ， 1 （ 2 ）： 145 - 160 .

卓振宇，张宁，谢小荣，等 . 高比例可再生能源电力系统关键技术及发展挑战［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

ZHUO Zhenyu ， ZHANG Ning ， XIE Xiaorong ， et al . Key technologies and developing challenges of power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 171 - 191 .

HONG Q T ， KHAN M A U ， HENDERSON C ， et al . Addressing frequency control challenges in future low-inertia power systems： a great Britain perspective ［J］. Engineering ， 2021 ， 7 （ 8 ）： 1057 - 1063 .

石文辉，屈姬贤，罗魁，等 . 高比例新能源并网与运行发展研究［J］. 中国工程科学， 2022 ， 24 （ 6 ）： 52 - 63 .

SHI Wenhui ， QU Jixian ， LUO Kui ， et al . Grid-integration and operation of high-proportioned new energy ［J］. Strategic Study of CAE ， 2022 ， 24 （ 6 ）： 52 - 63 .

ZHOU J Z ， DING H ， FAN S T ， et al . Impact of short-circuit ratio and phase-locked-loop parameters on the small-signal behavior of a VSC-HVDC converter ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2014 ， 29 （ 5 ）： 2287 - 2296 .

HUANG Y H ， YUAN X M ， HU J B ， et al . Modeling of VSC connected to weak grid for stability analysis of DC-link voltage control ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2015 ， 3 （ 4 ）： 1193 - 1204 .

ZHAO M Q ， YUAN X M ， HU J B ， et al . Voltage dynamics of current control time-scale in a VSC-connected weak grid ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 4 ）： 2925 - 2937 .

WEN B ， BOROYEVICH D ， BURGOS R ， et al . Analysis of D-Q small-signal impedance of grid-tied inverters ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2016 ， 31 （ 1 ）： 675 - 687 .

袁辉，辛焕海，王康，等 . 弱电网下远端严重电压跌落时逆变器并网失稳机理分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 22 ）： 38 - 43 .

YUAN Hui ， XIN Huanhai ， WANG Kang ， et al . Instability mechanism analysis of inverters connected to weak grid during severe voltage sag on remote grid side ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 22 ）： 38 - 43 .

王海宁，陈燕东，廖书寒，等 . 弱电网条件下考虑频率耦合的三相并网逆变器简化阻抗建模及宽频带振荡分析［J］. 电源学报， 2021 ， 19 （ 6 ）： 19 - 29 .

WANG Haining ， CHEN Yandong ， LIAO Shuhan ， et al . Simplified impedance modeling and broadband oscillation analysis for three-phase grid-connected inverter considering frequency coupling under weak grid conditions ［J］. Journal of Power Supply ， 2021 ， 19 （ 6 ）： 19 - 29 .

王伟胜，张冲，何国庆，等 . 大规模风电场并网系统次同步振荡研究综述［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1050 - 1060 .

WANG Weisheng ， ZHANG Chong ， HE Guoqing ， et al . Overview of research on subsynchronous oscillations in large-scale wind farm integrated system ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1050 - 1060 .

谢小荣，刘华坤，贺静波，等 . 电力系统新型振荡问题浅析［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 10 ）： 2821 - 2828 .

XIE Xiaorong ， LIU Huakun ， HE Jingbo ， et al . On new oscillation issues of power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 10 ）： 2821 - 2828 .

方勇杰 . 英国“8·9”停电事故对频率稳定控制技术的启示［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 24 ）： 1 - 5 .

FANG Yongjie . Reflections on frequency stability control technology based on the blackout event of 9 August 2019 in UK ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 24 ）： 1 - 5 .

ZHU D H ， ZHOU S Y ， ZOU X D ， et al . Improved design of PLL controller for LCL-type grid-connected converter in weak grid ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 5 ）： 4715 - 4727 .

张学广，付志超，陈文佳，等 . 弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 7 ）： 139 - 145 .

ZHANG Xueguang ， FU Zhichao ， CHEN Wenjia ， et al . An improved control method for grid-connected inverters considering impact of phase-locked loop under weak grid condition ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 139 - 145 .

杨明，杨倬，李玉龙，等 . 弱电网下基于电网电压前馈的并网逆变器阻抗重塑控制策略［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 8 ）： 2553 - 2566 .

YANG Ming ， YANG Zhuo ， LI Yulong ， et al . Impedance remodeling control strategy of grid-connected inverter based on feedforward voltage under weak grid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 8 ）： 2553 - 2566 .

李明，张兴，郭梓暄，等 . 弱电网下基于D分割法的逆变器PI参数设计及稳定域分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 139 - 147 .

LI Ming ， ZHANG Xing ， GUO Zixuan ， et al . Proportional-integral parameter design for inverter based on D-partition method and its stability region analysis in weak grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 139 - 147 .

WANG X F ， BLAABJERG F ， LISERRE M ， et al . An active damper for stabilizing power-electronics-based AC systems ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2014 ， 29 （ 7 ）： 3318 - 3329 .

LI M ， ZHANG X ， YANG Y ， et al . The grid impedance adaptation dual mode control strategy in weak grid ［C］// 2018 International Power Electronics Conference （IPEC-Niigata 2018 -ECCE Asia）， May 20-24 ， 2018 ， Niigata， Japan .

于彦雪，胡鹏飞，陈玉树，等 . 极弱电网下并网逆变器功率传输能力分析及提升方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 14 ）： 101 - 108 .

YU Yanxue ， HU Pengfei ， CHEN Yushu ， et al . Analysis and improvement method of power transfer capability for grid-connected inverter in ultra-weak grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 14 ）： 101 - 108 .

ZHANG L D ， HARNEFORS L ， NEE H P . Power-synchronization control of grid-connected voltage-source converters ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2010 ， 25 （ 2 ）： 809 - 820 .

ZHANG W Y ， CANTARELLAS A M ， ROCABERT J ， et al . Synchronous power controller with flexible droop characteristics for renewable power generation systems ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2016 ， 7 （ 4 ）： 1572 - 1582 .

MATEVOSYAN J ， BADRZADEH B ， PREVOST T ， et al . Grid-forming inverters： are they the key for high renewable penetration？［J］. IEEE Power and Energy Magazine ， 2019 ， 17 （ 6 ）： 89 - 98 .

POOLLA B K ， GROS D ， DORFLER F . Placement and implementation of grid-forming and grid-following virtual inertia and fast frequency response ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 4 ）： 3035 - 3046 .

ZHANG H B ， XIANG W ， LIN W X ， et al . Grid forming converters in renewable energy sources dominated power grid： control strategy， stability， application， and challenges ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2021 ， 9 （ 6 ）： 1239 - 1256 .

DEHGHANITAFTI H ， KONSTANTINOU G ， FLETCHER J ， et al . Control of distributed photovoltaic inverters for frequency support and system recovery ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 4 ）： 4742 - 4750 .

张海峥，张兴，李明，等 . 基于变步长功率跟踪的有功备用式PV-VSG控制策略［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 5 ）： 92 - 100 .

ZHANG Haizheng ， ZHANG Xing ， LI Ming ， et al . Control strategy of PV-VSG in active power reserve mode based on power tracking with variable step ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 92 - 100 .

SHUAI Z K ， HUANG W ， SHEN Z J ， et al . Active power oscillation and suppression techniques between two parallel synchronverters during load fluctuations ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 4 ）： 4127 - 4142 .

郭梓暄，张兴，李明，等 . 弱电网下电压控制型逆变器的自适应快速功率控制策略［J］. 电源学报， 2023 ， 21 （ 4 ）： 56 - 66 .

GUO Zixuan ， ZHANG Xing ， LI Ming ， et al . Adaptive rapid power control strategy for voltage-controlled inverter under weak grid conditions ［J］. Journal of Power Supply ， 2023 ， 21 （ 4 ）： 56 - 66 .

詹长江，吴恒，王雄飞，等 . 构网型变流器稳定性研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 6 ）： 2339 - 2359 .

ZHAN Changjiang ， WU Heng ， WANG Xiongfei ， et al . An overview of stability studies of grid-forming voltage source converters ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 6 ）： 2339 - 2359 .

GUO Z ， ZHANG X ， LI F ， et al . A double-machine equivalent method for evaluating the plant- and unit-level stability of hybrid grid-connected renewable power plants ［J/OL］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ［ 2023-03-03 ］. https：//ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10058867 https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/10058867 .

舒印彪，陈国平，贺静波，等 . 构建以新能源为主体的新型电力系统框架研究［J］. 中国工程科学， 2021 ， 23 （ 6 ）： 61 - 69 .

SHU Yinbiao ， CHEN Guoping ， HE Jingbo ， et al . Building a new electric power system based on new energy sources ［J］. Strategic Study of CAE ， 2021 ， 23 （ 6 ）： 61 - 69 .

曹炜，钦焕乘，陆建忠，等 . 新型电力系统下虚拟同步机的定位和应用前景展望［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 4 ）： 190 - 207 .

CAO Wei ， QIN Huancheng ， LU Jianzhong ， et al . Orientation and application prospect of virtual synchronous generator in new power system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 4 ）： 190 - 207 .

YANG D S ， RUAN X B ， WU H . Impedance shaping of the grid-connected inverter with LCL filter to improve its adaptability to the weak grid condition ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2014 ， 29 （ 11 ）： 5795 - 5805 .

李明 . 高渗透率新能源发电并网逆变器阻抗自适应双模式控制研究［D］. 合肥：合肥工业大学， 2020 .

LI Ming . Research on impedance adaptive dual-mode control of the grid-connected inverter for high-penetration new energy generation ［D］. Hefei ： Hefei University of Technology ， 2020 .

LI Y T ， GU Y J ， ZHU Y ， et al . Impedance circuit model of grid-forming inverter： visualizing control algorithms as circuit elements ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2021 ， 36 （ 3 ）： 3377 - 3395 .

SONG G H ， CAO B ， CHANG L C . Review of grid-forming inverters in support of power system operation ［J］. Chinese Journal of Electrical Engineering ， 2022 ， 8 （ 1 ）： 1 - 15 .

ROSSO R ， WANG X F ， LISERRE M ， et al . Grid-forming converters： control approaches， grid-synchronization， and future trends—a review ［J］. IEEE Open Journal of Industry Applications ， 2021 ， 2 ： 93 - 109 .

张兴，李明，郭梓暄，等 . 新能源并网逆变器控制策略研究综述与展望［J］. 全球能源互联网， 2021 ， 4 （ 5 ）： 506 - 515 .

ZHANG Xing ， LI Ming ， GUO Zixuan ， et al . Review and perspectives on control strategies for renewable energy grid-connected inverters ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2021 ， 4 （ 5 ）： 506 - 515 .

何国庆，王伟胜，刘纯，等 . 分布式电源并网技术标准研究［J］. 中国电力， 2020 ， 53 （ 4 ）： 1 - 12 .

HE Guoqing ， WANG Weisheng ， LIU Chun ， et al . Study on technical standard of distributed resources grid integration ［J］. Electric Power ， 2020 ， 53 （ 4 ）： 1 - 12 .

LI M ， ZHANG X ， GUO Z X ， et al . Impedance adaptive dual-mode control of grid-connected inverters with large fluctuation of SCR and its stability analysis based on D-partition method ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2021 ， 36 （ 12 ）： 14420 - 14435 .

周于清，姚伟，宗启航，等 . 基于运行短路比的新能源场站中跟/构网可切换单元的最优配置方法［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1091 - 1104 .

ZHOU Yuqing ， YAO Wei ， ZONG Qihang ， et al . Optimal configuration of grid-following/grid-forming switchable units in new energy stations based on operating short-circuit ratio ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1091 - 1104 .

郭梓暄 . 电网阻抗变化条件下并网变流器及系统稳定控制研究［D］. 合肥：合肥工业大学， 2022 .

GUO Zixuan . Research on stability control of grid-connected converter and system under grid impedance changes ［D］. Hefei ： Hefei University of Technology ， 2022 .

艾力西尔·亚尔买买提，辛焕海，宫泽旭，等 . 锁相环主导下变流器振荡问题的阻抗分析方法：标称性与鲁棒性［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2023-06-19 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20230616.1552.023.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20230616.1552.023.html .

YAERMAIMAITI Ailixier ， XIN Huanhai ， GONG Zexu ， et al . Impedance analysis method of oscillation issues in converter caused by phase-locked loop： nominal performance and robustness ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2023-06-19 ］. https：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20230616.1552.023.html https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.TM.20230616.1552.023.html .

LI M ， ZHANG X ， GUO Z X ， et al . The dual-mode combined control strategy for centralized photovoltaic grid-connected inverters based on double-split transformers ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2021 ， 68 （ 12 ）： 12322 - 12330 .

李杨，帅智康，方俊彬，等 . 基于阻抗测量的多逆变器系统稳定性校验方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 11 ）： 95 - 101 .

LI Yang ， SHUAI Zhikang ， FANG Junbin ， et al . Stability check method for multi-inverter system based on impedance measurement ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 95 - 101 .

LIMA L A M ， WATANABE E H . Hybrid control scheme for VSC presenting both grid-forming and grid-following capabilities ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2022 ， 37 （ 6 ）： 4570 - 4581 .

HAN F ， ZHANG X ， LI M ， et al . Stability control for grid-connected inverters based on hybrid-mode of grid-following and grid-forming ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2024 ， 71 （ 9 ）： 10750 - 10760 .

刘欣，郭志博，贾焦心，等 . 基于序阻抗的虚拟同步发电机并网稳定性分析及虚拟阻抗设计［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 15 ）： 4130 - 4146 .

LIU Xin ， GUO Zhibo ， JIA Jiaoxin ， et al . Stability analysis and virtual impedance design of virtual synchronous machine based on sequence impedance ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 15 ）： 4130 - 4146 .

HARNEFORS L ， RAHMAN F M M ， HINKKANEN M ， et al . Reference-feedforward power-synchronization control ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2020 ， 35 （ 9 ）： 8878 - 8881 .

HARNEFORS L ， KUKKOLA J ， ROUTIMO M ， et al . A universal controller for grid-connected voltage-source converters ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2021 ， 9 （ 5 ）： 5761 - 5770 .

ZHAO F Z ， WANG X F ， ZHOU Z C ， et al . Robust grid-forming control with active susceptance ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2023 ， 38 （ 3 ）： 2872 - 2877 .

WU W H ， ZHANG M M ， CHEN Y D ， et al . Sequence impedance modeling and stability comparative analysis of voltage-controlled VSGs and current-controlled VSGs ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2019 ， 66 （ 8 ）： 6460 - 6472 .

石荣亮，张烈平，王文成，等 . 基于改进频率微分运算的虚拟惯量控制策略［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 20 ）： 94 - 102 .

SHI Rongliang ， ZHANG Lieping ， WANG Wencheng ， et al . Virtual inertia control strategy based on improved frequency differential operation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 20 ）： 94 - 102 .

罗魁，郭剑波，王伟胜，等 . 跟网型新能源附加频率控制对频率稳定及小扰动同步稳定影响分析综述［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 4 ）： 1262 - 1281 .

LUO Kui ， GUO Jianbo ， WANG Weisheng ， et al . Review of impact of grid following variable renewable energy supplementary frequency control on frequency stability and small-disturbance synchronization stability ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 4 ）： 1262 - 1281 .

HARNEFORS L ， SCHWEIZER M ， KUKKOLA J ， et al . Generic PLL-based grid-forming control ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 2 ）： 1201 - 1204 .

MOUTEVELIS D ， ROLDAN-PEREZ J ， JANKOVIC N ， et al . Recursive secondary controller for voltage profile improvement based on primary virtual admittance control ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 6 ）： 4296 - 4311 .

TARRASÓ A ， CANDELA J I ， ROCABERT J ， et al . Grid forming control for power converters based on an inertial phase locked loop （IPLL）［J］. IEEE Access ， 2023 ， 11 ： 76008 - 76019 .

LEON J D V ， TARRASO A ， CANDELA J I ， et al . Grid-forming controller based on virtual admittance for power converters working in weak grids ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics ， 2023 ， 4 （ 3 ）： 791 - 801 .

SCHWEIZER M ， ALMER S ， PETTERSSON S ， et al . Grid-forming vector current control ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 11 ）： 13091 - 13106 .

黄林彬，辛焕海，鞠平，等 . 电力电子并网装备的同步稳定分析与统一同步控制结构［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 9 ）： 10 - 25 .

HUANG Linbin ， XIN Huanhai ， JU Ping ， et al . Synchronization stability analysis and unified synchronization control structure of grid-connected power electronic devices ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 10 - 25 .

耿华，何长军，刘浴霜，等 . 新能源电力系统的暂态同步稳定研究综述［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 9 ）： 3367 - 3383 .

GENG Hua ， HE Changjun ， LIU Yushuang ， et al . Overview on transient synchronization stability of renewable-rich power systems ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 9 ）： 3367 - 3383 .

李新，刘国梁，杨苒晨，等 . 具有暂态阻尼特性的虚拟同步发电机控制策略及无缝切换方法［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2081 - 2088 .

LI Xin ， LIU Guoliang ， YANG Ranchen ， et al . VSG control strategy with transient damping term and seamless switching control method ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 7 ）： 2081 - 2088 .

陶勇，邓焰，陈桂鹏，等 . 下垂控制逆变器中并网功率控制策略［J］. 电工技术学报， 2016 ， 31 （ 22 ）： 115 - 124 .

TAO Yong ， DENG Yan ， CHEN Guipeng ， et al . Power flow control strategy for droop-controlled inverters ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2016 ， 31 （ 22 ）： 115 - 124 .

李明烜，王跃，徐宁一，等 . 基于带通阻尼功率反馈的虚拟同步发电机控制策略［J］. 电工技术学报， 2018 ， 33 （ 10 ）： 2176 - 2185 .

LI Mingxuan ， WANG Yue ， XU Ningyi ， et al . Virtual synchronous generator control strategy based on bandpass damping power feedback ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2018 ， 33 （ 10 ）： 2176 - 2185 .

MENG X ， LIU J J ， LIU Z . A generalized droop control for grid-supporting inverter based on comparison between traditional droop control and virtual synchronous generator control ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 5416 - 5438 .

HUANG L B ， XIN H H ， WANG Z . Damping low-frequency oscillations through VSC-HVDC stations operated as virtual synchronous machines ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 5803 - 5818 .

GONG H ， WANG X F . Interaction analysis and enhanced design of grid-forming control with hybrid synchronization and virtual admittance loops ［J］. iEnergy ， 2023 ， 2 （ 1 ）： 71 - 84 .

邱晓燕，林号缙，周毅，等 . 基于混合同步控制的构网型逆变器并网系统小扰动稳定性分析［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 9 ）： 172 - 178 .

QIU Xiaoyan ， LIN Haojin ， ZHOU Yi ， et al . Study on small-signal stability of grid-connected grid-forming inverter system based on hybrid-synchronous control ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 9 ）： 172 - 178 .

HUANG L B ， XIN H H ， WANG Z ， et al . Transient stability analysis and control design of droop-controlled voltage source converters considering current limitation ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 578 - 591 .

LIU T ， WANG X F . Physical insight into hybrid-synchronization-controlled grid-forming inverters under large disturbances ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 10 ）： 11475 - 11480 .

张程翔，丁宁，尹峰，等 . 新型储能应用场景与商业模式综述［J］. 分布式能源， 2022 ， 7 （ 1 ）： 54 - 62 .

ZHANG Chengxiang ， DING Ning ， YIN Feng ， et al . Overview of new energy storage application scenarios and business models ［J］. Distributed Energy ， 2022 ， 7 （ 1 ）： 54 - 62 .

王新宝，葛景，韩连山，等 . 构网型储能支撑新型电力系统建设的思考与实践［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 5 ）： 172 - 179 .

WANG Xinbao ， GE Jing ， HAN Lianshan ， et al . Theory and practice of grid-forming BESS supporting the construction of a new type of power system ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 5 ）： 172 - 179 .

吴家杰，陈新，张东辉，等 . 构网型储能变换器在新能源接入场景下并网稳定性分析及提升策略［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2023-10-24 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.231337 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.231337 .

WU Jiajie ， CHEN Xin ， ZHANG Donghui ， et al . Grid-connected stability analysis and improvement strategy for grid-forming energy storage system in new energy access scene ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2023-10-24 ］. https：//doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.231337 https://doi.org/10.13334/j.0258-8013.pcsee.231337 .

刘朋印，谢小荣，李原，等 . 构网型控制改善跟网型变流器次/超同步振荡稳定性的机理和特性分析［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 3 ）： 990 - 997 .

LIU Pengyin ， XIE Xiaorong ， LI Yuan ， et al . Mechanism and characteristics of grid-forming control for improving sub/super synchronous oscillation stability of grid-following-based grid-connected converter ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 3 ）： 990 - 997 .

QUAN X J ， YU R Y ， ZHAO X ， et al . Photovoltaic synchronous generator： architecture and control strategy for a grid-forming PV energy system ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2020 ， 8 （ 2 ）： 936 - 948 .

YANG C R ， HUANG L B ， XIN H H ， et al . Placing grid-forming converters to enhance small signal stability of PLL-integrated power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 3563 - 3573 .

SUN P ， XU H ， YAO J ， et al . Dynamic interaction analysis and damping control strategy of hybrid system with grid-forming and grid-following control modes ［J］. IEEE Transactions on Energy Conversion ， 2023 ， 38 （ 3 ）： 1639 - 1649 .

宗皓翔，张琛，鲍颜红，等 . 跟网型与构网型并网变换器系统的频域建模与同步视角交互稳定机理［J/OL］. 上海交通大学学报［ 2023-09-19 ］. https：//doi.org/10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.231 https://doi.org/10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.231 .

ZONG Haoxiang ， ZHANG Chen ， BAO Yanhong ， et al . Frequency-domain modeling and synchronization perspective interaction mechanism of GFL-GFM converter system ［J/OL］. Journal of Shanghai Jiao Tong University ［ 2023-09-19 ］. https：//doi.org/10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.231 https://doi.org/10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.231 .

王聪，葛景，汪莹，等 . 构网型储能提升系统电压稳定作用研究［J］. 电工技术， 2023 （ 12 ）： 183 - 185 .

WANG Cong ， GE Jing ， WANG Ying ， et al . Research on grid-forming BESS in improving voltage stability ［J］. Electric Engineering ， 2023 （ 12 ）： 183 - 185 .

TARRASO A ， LAI N B ， VERDUGO C ， et al . Design of controller for virtual synchronous power plant ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2021 ， 57 （ 4 ）： 4033 - 4041 .

LI M ， GENG H ， ZHANG X . Hierarchical mode-dispatching control for multi-inverter power stations ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2023 ， 70 （ 10 ）： 10044 - 10054 .

吴琛，刘晨曦，黄伟，等 . 提升新能源电力系统稳定性的构网型变流器选址定容方法［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 12 ）： 130 - 136 .

WU Chen ， LIU Chenxi ， HUANG Wei ， et al . Siting and sizing method of grid-forming converters for improving stability of power system with renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 12 ）： 130 - 136 .

余光正，胡越，刘晨曦，等 . 含跟网/构网型混联多馈入系统协调优化配置方法研究［J/OL］. 中国电机工程学报［ 2023-12-21 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231220.1539.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231220.1539.010.html .

YU Guangzheng ， HU Yue ， LIU Chenxi ， et al . Research on the coordinated optimization configuration method for hybrid multi-infeed systems with grid-following or grid-forming ［J/OL］. Proceedings of the CSEE ［ 2023-12-21 ］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231220.1539.010.html http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2107.tm.20231220.1539.010.html .

管敏渊 . 虚拟同步机运行状态下并网储能系统自动能量控制［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 23 ）： 144 - 150 .

GUAN Minyuan . Automatic energy control of grid-connected energy storage system under virtual synchronous generator operation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 23 ）： 144 - 150 .

辛焕海，甘德强，鞠平 . 多馈入电力系统广义短路比：多样化新能源场景［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5516 - 5527 .

XIN Huanhai ， GAN Deqiang ， JU Ping . Generalized short circuit ratio of power systems with multiple power electronic devices： analysis for various renewable power generations ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5516 - 5527 .

GHOSH R ， TUMMURU N R ， RAJPUROHIT B S . Dynamic voltage stiffness control technique for a virtual oscillator-based grid- forming controller ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2024 ， 71 （ 6 ）： 5725 - 5733 .

巩宇，王阳，李智，等 . 光伏虚拟同步发电机工程应用效果分析及优化［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 149 - 156 .

GONG Yu ， WANG Yang ， LI Zhi ， et al . Engineering application effect analysis and optimization of photovoltaic virtual synchronous generator ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 149 - 156 .

李旭，罗嘉，丁勇，等 . 辅助重型燃气轮机黑启动的大容量储能系统控制技术及其应用［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 3 ）： 1069 - 1081 .

LI Xu ， LUO Jia ， DING Yong ， et al . Control technology and application of large-scale energy storage system assisting black start of heavy duty gas turbine ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 3 ）： 1069 - 1081 .

TARRASO A ， CANDELA J I ， ROCABERT J ， et al . Grid voltage harmonic damping method for SPC based power converters with multiple virtual admittance control ［C］// 2017 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition （ECCE）， October 1-5 ， 2017 ， Cincinnati， USA .

邹常跃，陈俊，魏伟，等 . 基于下垂控制的柔直变流器孤岛-并网控制模式切换方法［J］. 南方电网技术， 2022 ， 16 （ 11 ）： 92 - 101 .

ZOU Changyue ， CHEN Jun ， WEI Wei ， et al . Method for switching of island-grid control mode for VSC-HVDC converter based on droop control ［J］. Southern Power System Technology ， 2022 ， 16 （ 11 ）： 92 - 101 .

李威，朱玲，祁晓婧，等 . 新能源自同步电压源接入电力系统频率特性分析［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 17 ）： 38 - 46 .

LI Wei ， ZHU Ling ， QI Xiaojing ， et al . Frequency characteristic analysis for power system with integration of renewable energy by self-synchronous voltage source ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 17 ）： 38 - 46 .

花赟玥，杨超然，何国庆，等 . 考虑小干扰稳定和频率稳定的虚拟惯量配置分析［J］. 清华大学学报（自然科学版）， 2021 ， 61 （ 5 ）： 437 - 445 .

HUA Yunyue ， YANG Chaoran ， HE Guoqing ， et al . Virtual inertia configuration analysis considering small-signal stability and frequency stability ［J］. Journal of Tsinghua University （Science and Technology）， 2021 ， 61 （ 5 ）： 437 - 445 .

GUO Z X ， ZHANG X ， LI M ， et al . Control and capacity planning for energy storage systems to enhance the stability of renewable generation under weak grids ［J］. IET Renewable Power Generation ， 2022 ， 16 （ 4 ）： 761 - 780 .

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