Coordinated Emergency Frequency Control Strategy for Grid-Forming Energy Storage During Islanding of a Fully Power-Electronic Local Grid

ZHU Ling; JIANG Tao; LAI Yening; LI Zhaowei; XU Guang; TANG Hongyang

doi:10.7500/AEPS20260121004

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Coordinated Emergency Frequency Control Strategy for Grid-Forming Energy Storage During Islanding of a Fully Power-Electronic Local Grid

更新时间：2026-09-03

- Coordinated Emergency Frequency Control Strategy for Grid-Forming Energy Storage During Islanding of a Fully Power-Electronic Local Grid
- Automation of Electric Power Systems Pages: 1-14(2026)
- 作者机构：
  
  1.东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市 132012
  2.国网电力科学研究院有限公司（南瑞集团有限公司），江苏省南京市 211106
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  State Grid Corporation of China(522000250008-028-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20260121004
  CLC：
- Received：21 January 2026，
  
  Revised：2026-04-18，
  
  Online First：03 September 2026，
- 稿件说明：
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朱玲,姜涛,赖业宁等.全电力电子电源局域电网解列下构网型储能协同频率紧急控制策略[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20260121004.

ZHU Ling,JIANG Tao,LAI Yening,et al.Coordinated Emergency Frequency Control Strategy for Grid-Forming Energy Storage During Islanding of a Fully Power-Electronic Local Grid[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20260121004.
朱玲,姜涛,赖业宁等.全电力电子电源局域电网解列下构网型储能协同频率紧急控制策略[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20260121004. DOI：

ZHU Ling,JIANG Tao,LAI Yening,et al.Coordinated Emergency Frequency Control Strategy for Grid-Forming Energy Storage During Islanding of a Fully Power-Electronic Local Grid[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20260121004. DOI：

摘要

高比例新能源局域电网与主网弱互联，联络通道非计划开断后孤岛系统暂态稳定问题突出。构网型储能虽具备主动支撑能力，但其固化的自响应参数无法适应电网结构大幅突变下的支撑需求变化，支撑能力未得到充分有效发挥。为此，文中首先理论分析了跟网型新能源比例上升和构网型储能逐步接入下的系统暂态频率演化特性，掌握全电力电子化电源系统的频率响应特征；其次，分析了局域电网非计划离网运行的频率控制需求，结合稳控全局信息与构网型储能自响应优势，提出计及构网型储能关键参数快速切换和功率快调的系统紧急控制策略，并对紧急控制延时影响作出推导分析；最后，依托某实际县域电网场景构建电磁暂态模型，仿真验证了所分析频率演化特性与所提出控制策略的有效性。

Abstract

The high proportion of new energy in local power grids

combined with weak interconnection to the main grid

presents prominent challenges to the transient stability of islanded systems following the unplanned disconnection of tie channels. While grid-forming energy storage provides active support capability

its fixed self-response parameters cannot adapt to the significant and sudden changing support requirements under large-scale structural abrupt variations in the grid

resulting in that its support capacity cannot be fully and effectively exerted. In this regard

this paper first theoretically analyzes the transient frequency evolution characteristics of systems with an increasing share of grid-following renewable energy and the gradual integration of grid-forming energy storage

to grasp the frequency response characteristics of fully power-electronic-based power-source systems. Then

it examines the frequency control requirements for local grids operating in an unintended off-grid operation mode and

by combining wide-area stability control information with the self-response advantages of grid-forming energy storage

proposes an emergency control strategy that incorporates rapid switching of key parameters and fast power adjustment for the grid-forming energy storage system. Additionally

the paper performs derivation and analysis on the impact of emergency control delay. Finally

based on the scenario of a real county-level power grid

an electromagnetic transient model is constructed

and simulation verifies the validity of the analyzed frequency evolution characteristics and the proposed control strategy.

关键词

Keywords

references

袁铁江，张文达 . 新型电力系统源-储-荷协同规划研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2025 ， 45 （ 17 ）： 6664 - 6682 .

Yuan Tiejiang ， Zhang Wenda . A review of research on source-storage-load coordinated planning for new power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2025 ， 45 （ 17 ）： 6664 - 6682 .

舒印彪，汤涌，张正陵，等 . 新型配电网构建及其关键技术［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 17 ）： 6721 - 6732 .

Shu Yinbiao ， Tang Yong ， Zhang Zhengling ， et al . Construction of new distribution network and its key technologies ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 17 ）： 6721 - 6732 .

孟旭瑶，刘佳佳，文福拴，等 . “源网荷储一体化项目”的发展现状与关键技术［J］. 电力系统自动化， 2026 ， 50 （ 1 ）： 1 - 19 .

Meng Xuyao ， Liu Jiajia ， Wen Fushuan ， et al . Development situation and key technologies of source-grid-load-storage integrated projects ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2026 ， 50 （ 1 ）： 1 - 19 .

李国庆，刘先超，辛业春，等 . 含高比例新能源的电力系统频率稳定研究综述［J］. 高电压技术， 2024 ， 50 （ 3 ）： 1165 - 1181 .

Li Guoqing ， Liu Xianchao ， Xin Yechun ， et al . Research on frequency stability of power system with high penetration renewable energy： a review ［J］. High Voltage Engineering ， 2024 ， 50 （ 3 ）： 1165 - 1181 .

张剑云，李明节 . 新能源高渗透的电力系统频率特性分析［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 11 ）： 3498 - 3506 .

Zhang Jianyun ， Li Mingjie . Analysis of the frequency characteristic of the power systems highly penetrated by new energy generation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 11 ）： 3498 - 3506 .

汪梦军，郭剑波，马士聪，等 . 新能源电力系统暂态频率稳定分析与调频控制方法综述［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 5 ）： 1672 - 1693 .

Wang Mengjun ， Guo Jianbo ， Ma Shicong ， et al . Review of transient frequency stability analysis and frequency regulation control methods for renewable power systems ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 5 ）： 1672 - 1693 .

聂陆燕，刘福锁，郄朝辉，等 . 弱联工业企业电网两阶段紧急控制方法［J］. 电力系统保护与控制， 2023 ， 51 （ 23 ）： 170 - 178 .

Nie Luyan ， Liu Fusuo ， Qie Zhaohui ， et al . Two-stage emergency control method for a weakly connected industrial enterprise power grid ［J］. Power System Protection and Control ， 2023 ， 51 （ 23 ）： 170 - 178 .

吕思卓，郑超，彭利，等 . 孤岛电网频率电压耦合机理及控制措施［J］. 中国电力， 2018 ， 51 （ 11 ）： 53 - 60 .

Lyu Sizhuo ， Zheng Chao ， Peng Li ， et al . Coupling mechanism and control measures of dynamic frequency and voltage in isolated power grid ［J］. Electric Power ， 2018 ， 51 （ 11 ）： 53 - 60 .

Kundur P . 电力系统稳定与控制［M］. 北京：中国电力出版社， 2002 .

Kundur P . Power system stability and control ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2002 .

陈启超，李晖，吴文传，等 . 基于VSC-HVDC异步互联系统联网转孤岛运行稳定控制策略［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 4 ）： 32 - 39 .

Chen Qichao ， Li Hui ， Wu Wenchuan ， et al . Stability control strategy for conversion from grid-tied to island operation of asynchronous interconnected power grids based on VSC-HVDC ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 4 ）： 32 - 39 .

张秋萍，董旭柱，尚磊，等 . 弱通信条件下计及暂态频率约束的小水电微电网紧急控制策略研究［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2475 - 2484 .

Zhang Qiuping ， Dong Xuzhu ， Shang Lei ， et al . Research on emergency control strategy of small hydropower microgrid considering transient frequency constraints under weak communication conditions ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2475 - 2484 .

黄杨，张毅威，闵勇，等 . 水电群孤网后的安全稳定特性及控制策略［J］. 电力系统自动化， 2012 ， 36 （ 9 ）： 1 - 5 .

Hhang Yang ， Zhang Yiwei ， Min Yong ， et al . Security and stability characteristics and control strategies for isolated hydropower groups ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2012 ， 36 （ 9 ）： 1 - 5 .

滕予非，张华，汤凡，等 . 偏远地区小电网与主网解列后高频高压风险及抑制策略［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 1 ）： 129 - 136 .

Teng Yufei ， Zhang Hua ， Tang Fan ， et al . Over-frequency and overvoltage risk of isolated small power grid in remote area and its suppression strategy ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 1 ）： 129 - 136 .

朱玲，姜涛，李威，等 . 计及短时有功冲击的新能源高占比外送系统频率紧急控制策略［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 22 ）： 150 - 159 .

Zhu Ling ， Jiang Tao ， Li Wei ， et al . Emergency frequency control strategy of transmission systems with high proportion of renewable energy considering short-term active power impact ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 22 ）： 150 - 159 .

王伟，周少泽，黄萌，等 . 构网型技术：演进历程、功能定位与应用展望［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 1 ）： 1 - 13 .

Wang Wei ， Zhou Shaoze ， Huang Meng ， et al . Grid-forming technologies： evolution history， function， and application prospects ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 1 ）： 1 - 13 .

迟永宁，江炳蔚，胡家兵，等 . 构网型变流器：物理本质与特征［J］. 高电压技术， 2024 ， 50 （ 2 ）： 592 - 606 .

Chi Yongning ， Jiang Bingwei ， Hu Jiabing ， et al . Grid-forming converters： physical mechanism and characteristics ［J］. High Voltage Engineering ， 2024 ， 50 （ 2 ）： 592 - 606 .

张勇军，蒋崇颖，唐文虎，等 . 分布式孤岛电网构网型储能控制与运行研究综述［J］. 电力系统自动化， 2026 ， 50 （ 10 ）： 1 - 15 .

Zhang Yongjun ， Jiang Chongying ， Tang Wenhu ， et al . Review of grid-forming energy storage control and operation research in distributed islanded grids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2026 ， 50 （ 10 ）： 1 - 15 .

林宇轩，李威，朱玲，等 . 电网电压跌落下构网型变流器暂态控制策略综述［J］. 电力工程技术， 2025 ， 44 （ 2 ）： 55 - 68 .

Lin Yuxuan ， Li Wei ， Zhu Ling ， et al . Review of transient control strategies for grid-forming converters under grid voltage sag conditions ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2025 ， 44 （ 2 ）： 55 - 68 .

林俐，刘岵林，虞睿雯，等 . 面向沙戈荒新能源基地的构网型储能优化配置方法［J/OL］. 华北电力大学学报（自然科学版）， 2025-07-10 . https：//link.cnki.net/urlid/10.1999.TM.20250710.1020.002 https://link.cnki.net/urlid/10.1999.TM.20250710.1020.002 .

Lin Li ， Liu Hulin ， Yu Ruiwen ， et al . Optimal configuration of grid-forming energy storage for renewable energy bases in desert-Gobi-barren regions ［J/OL］. Journal of North China Electric Power University （Natural Science Edition）［ 2025-12-10 ］. https：//link.cnki.net/urlid/10.1999.TM.20250710.1020.002 https://link.cnki.net/urlid/10.1999.TM.20250710.1020.002 .

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 .

徐军，何晋伟，王程锦 . 高比例新能源局域电网频率调节方法［J］. 天津大学学报（自然科学与工程技术版）， 2025 ， 58 （ 11 ）： 1164 - 1171 .

Xu Jun ， He Jinwei ， Wang Chengjin . Frequency regulation method of local power grid with a high proportion of new energy sources ［J］. Journal of Tianjin University ， 2025 ， 58 （ 11 ）： 1164 - 1171 .

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 .

吴元瑶，肖仕武 . 构网型储能支撑的新能源孤岛微电网静态电压稳定性分析［J］. 电网技术， 2026 ， 50 （ 4 ）： 1444 - 1454 .

Wu Yuanyao ， Xiao Shiwu . Static voltage stability analysis of new energy islanded microgrids supported by grid-forming energy storage ［J］. Power System Technology ， 2026 ， 50 （ 4 ）： 1444 - 1454 .

国务院国有资产监督管理委员会 . 内蒙古电网成功构建国内首个广域离网纯新能源电力系统［EB/OL］.（ 2023-11-03 ）［ 2025-09-05 ］. http：//www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588129/c292584/content.html http://www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588129/c292584/content.html .

State-owned Assets Supervision and Administration Commission of the State Council . The Inner Mongolia power grid successfully establishes China’s first wide-area off-grid power system entirely supplied by energy sources ［EB/OL］. ［ 2025-09-05 ］. http：//www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588129/c292584/content.html http://www.sasac.gov.cn/n2588025/n2588129/c292584/content.html .

起盼，柯德平，冯帅帅，等 . 新能源与储能参与的受端电网暂态电压-频率连锁紧急控制［J］. 高电压技术， 2025 ， 51 （ 4 ）： 1619 - 1631 .

Qi Pan ， Ke Deping ， Feng Shuaishuai ， et al . Transient voltage-frequency cascading emergency control for the receiving-end grid with new energy and energy storage participation ［J］. High Voltage Engineering ， 2025 ， 51 （ 4 ）： 1619 - 1631 .

魏玖明，李兆伟，李碧君，等 . 提升新能源短时性功率冲击下暂态频率安全的储能紧急控制策略［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 8 ）： 152 - 161 .

Wei Jiuming ， Li Zhaowei ， Li Bijun ， et al . Emergency control strategies using energy storage to enhance transient frequency safety under short-time power impact of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 152 - 161 .

GB/T 26399—2011 　电力系统安全稳定控制技术导则［S］.

GB/T 26399—2011 　 Technical guide for electric power system security and stability control ［S］.

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