新型电力系统下虚拟同步机的定位和应用前景展望

曹炜; 钦焕乘; 陆建忠; 何必伦; 庄侃沁; 励刚

doi:10.7500/AEPS20220527003

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新型电力系统下虚拟同步机的定位和应用前景展望

综述 | 更新时间：2025-06-16

- 新型电力系统下虚拟同步机的定位和应用前景展望
- Orientation and Application Prospect of Virtual Synchronous Generator in New Power System
- 电力系统自动化 2023年47卷第4期页码：190-207
- 作者机构：
  
  1.上海电力大学电气工程学院，上海市 200090
  2.国家电网有限公司华东分部，上海市 200120
- 作者简介：
  
  曹炜(1963—)，女，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：电力系统分析与控制。E-mail：cw-jenny@163.com
  钦焕乘(1996—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统分析与控制。E-mail：qinhuancheng123@163.com
  陆建忠（1971—），男，通信作者，硕士，高级工程师，主要研究方向：电力系统规划。E-mail：lu_jz@ec.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金青年基金资助项目(51807114)
- DOI：10.7500/AEPS20220527003
  中图分类号：
- 收稿：2022-05-27，
  
  修回：2022-07-22，
  
  网络出版：2022-12-15，
  
  纸质出版：2023-02-25
- 稿件说明：
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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.
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. DOI： 10.7500/AEPS20220527003.

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. DOI： 10.7500/AEPS20220527003.

摘要

随着“碳达峰·碳中和”目标的提出，未来电网日益凸显的“高比例可再生能源、高比例电力电子设备”问题显著影响系统安全稳定运行。虚拟同步机(VSG)技术可以使以电力电子逆变器为接口的新能源设备具备类似同步机的电网支撑能力，因而得到广泛关注。文中首先梳理了构网型电源和跟网型电源，并介绍了VSG原理、作用和国内外应用情况。其次，梳理VSG对电力系统稳定性的影响以及限流对系统运行的影响。最后，从辅助服务角度对VSG在新型电力系统下的定位进行分析，在大电网、配电网、微电网层面对VSG的应用提出构想，并对VSG发展和后续研究提出相应建议。

Abstract

With the proposed goal of “carbon emission peaking and carbon neutrality”

the increasingly prominent problem of “high proportion of renewable energy and high proportion of power electronic equipment” in the future power grid will significantly impact the safe and stable operation of the system. Virtual synchronous generator (VSG) technology can make the new energy equipment with the power electronic inverter as the interface have the power grid support capability similar to the synchronous generator

which has attracted wide attention. Firstly

this paper combs the grid-forming source and grid-following source

and introduces the principle

function and application of VSG at home and abroad. Secondly

combing the influence of VSG on the stability of the power system and the influence of current limitation on system operation. Finally

the role of VSG in the new power system is analyzed from the perspective of the auxiliary service

and the application of VSG is conceived on the levels of large power grid

distribution network and microgrid. The corresponding suggestions are also put forward for the development and follow-up research of VSG.

关键词

Keywords

references

中国2050高比例可再生能源发展情景暨路径研究［R］. 北京：国家发展和改革委员会能源研究所， 2015 .

China 2050 high renewable energy development scenario and roadmap study ［R］. Beijing ： Energy Research Institute National Development and Reform Commission ， 2015 .

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 .

吕志鹏，盛万兴，刘海涛，等 . 虚拟同步机技术在电力系统中的应用与挑战［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 2 ）： 349 - 360 .

LÜ Zhipeng ， SHENG Wanxing ， LIU Haitao ， et al . Application and challenge of virtual synchronous machine technology in power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 2 ）： 349 - 360 .

BECK H P ， HESSE R . Virtual synchronous machine ［C］// International Conference on Electrical Power Quality and Utilization ， September 1-5 ， 2007 ， Barcelona， Spain ： 1 - 6 .

涂春鸣，谢伟杰，肖凡，等 . 多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 77 - 86 .

TU Chunming ， XIE Weijie ， XIAO Fan ， et al . Influence analysis of control parameters of parallel system with multiple virtual synchronous generators on stability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 77 - 86 .

张波，张晓磊，贾焦心，等 . 基于惯量支撑和一次调频需求的VSG储能单元配置方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 23 ）： 202 - 209 .

ZHANG Bo ， ZHANG Xiaolei ， JIA Jiaoxin ， et al . Configuration method for energy storage unit of virtual synchronous generator based on requirements of inertia support and primary frequency regulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 23 ）： 202 - 209 .

王皓靖，刘舒，包海龙，等 . 运用虚拟同步机技术的新型兆瓦级光-储并网结构［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 1 ）： 446 - 452 .

WANG Haojing ， LIU Shu ， BAO Hailong ， et al . A new megawatt structure of PV and energy storages with virtual synchronous generator ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 446 - 452 .

国家电网有限公司 . 虚拟同步发电机技术导则： Q/GDW 11824—2018 ［S］. 北京：中国电力出版社， 2018 .

State Grid Corporation of China . Guidelines for virtual synchronous generator technology ： Q/GDW 11824—2018 ［S］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2018 .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 虚拟同步机第1部分：总则： GB/T 38983.1—2020 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2020 .

State Administration for Market Regulation ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Virtual synchronous machine： Part 1 general rules ： GB/T 38983.1—2020 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2020 .

赵婷，吕志鹏，刘国宇，等 . 虚拟同步机技术系列标准解读［J］. 供用电， 2019 ， 36 （ 4 ）： 13 - 17 .

ZHAO Ting ， LÜ Zhipeng ， LIU Guoyu ， et al . Interpretation of virtual synchronous machine technology series standards ［J］. Distribution & Utilization ， 2019 ， 36 （ 4 ）： 13 - 17 .

YAN X W ， ZHANG W C . Review of VSG control-enabled universal compatibility architecture for future power systems with high-penetration renewable generation ［J］. Applied Sciences ， 2019 ， 9 （ 7 ）： 1484 .

张宇，蔡旭，张琛，等 . 并网变换器的暂态同步稳定性研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 5 ）： 1687 - 1702 .

ZHANG Yu ， CAI Xu ， ZHANG Chen ， et al . Transient synchronization stability analysis of voltage source converters： a review ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 5 ）： 1687 - 1702 .

PAN D H ， WANG X F ， LIU F C ， et al . Transient stability of voltage-source converters with grid-forming control： a design-oriented study ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2020 ， 8 （ 2 ）： 1019 - 1033 .

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 .

CHEN Y ， HESSE R ， TURSCHNER D ， et al . Improving the grid power quality using virtual synchronous machines ［C］// International Conference on Power Engineering ， May 1-5 ， 2011 ， Malaga， Spain ： 1 - 6 .

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 .

TAYYEBI A ， GROß D ， ANTA A ， et al . Frequency stability of synchronous machines and grid-forming power converters ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2020 ， 8 （ 2 ）： 1004 - 1018 .

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 .

JOHNSON B B ， DHOPLE S V ， HAMADEH A O ， et al . Synchronization of parallel single-phase inverters with virtual oscillator control ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2014 ， 29 （ 11 ）： 6124 - 6138 .

ALI M ， NURDIN H I ， FLETCHER J E . Dispatchable virtual oscillator control for single-phase islanded inverters： analysis and experiments ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2021 ， 68 （ 6 ）： 4812 - 4826 .

HART P ， LESIEUTRE B . Energy function for a grid-tied， droop-controlled inverter ［C］// North American Power Symposium ， September 7-9 ， 2014 ， Pullman， USA ： 1 - 6 .

ZHONG Q C ， HORNIK T . Control of power inverters in renewable energy and smart grid integration ［J］. Applied & Environmental Microbiology ， 2012 ， 62 （ 9 ）： 3128 - 3132 .

ZHONG Q C ， NGUYEN P L ， MA Z Y ， et al . Self-synchronized synchronverters： inverters without a dedicated synchronization unit ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2014 ， 29 （ 2 ）： 617 - 630 .

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 .

ARGHIR C ， JOUINI T ， DÖRFLER F . Grid-forming control for power converters based on matching of synchronous machines ［J］. Automatica ， 2018 ， 95 ： 273 - 282 .

颜湘武，孙颖，李晓宇，等 . 基于双馈风力发电场虚拟惯量控制策略优化［J］. 华北电力大学学报（自然科学版）， 2020 ， 47 （ 6 ）： 42 - 51 .

YAN Xiangwu ， SUN Ying ， LI Xiaoyu ， et al . Optimization of virtual inertia control strategy based on doubly-fed wind farm ［J］. Journal of North China Electric Power University （Natural Science Edition）， 2020 ， 47 （ 6 ）： 42 - 51 .

陈思远，曹炜，张旭航 . 虚拟同步发电机自适应转动惯量策略研究［J］. 水电能源科学， 2020 ， 38 （ 12 ）： 156 - 160 .

CHEN Siyuan ， CAO Wei ， ZHANG Xuhang . Study on adaptive inertia strategy of virtual synchronous generator ［J］. Water Resources and Power ， 2020 ， 38 （ 12 ）： 156 - 160 .

张宇华，赵晓轲，方艺翔 . 独立微网中虚拟同步发电机的频率自恢复控制策略［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 6 ）： 2125 - 2131 .

ZHANG Yuhua ， ZHAO Xiaoke ， FANG Yixiang . Research on frequency self-recovery control for virtual synchronous generator in island microgrid ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 6 ）： 2125 - 2131 .

国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会 . 光伏发电站接入电力系统技术规定： GB/T 19964—2012 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2013 .

General Administration of Quality Supervision ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical requirements for connecting photovoltaic power station to power system ： GB/T 19964—2012 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2013 .

陈天一，陈来军，郑天文，等 . 基于模式平滑切换的虚拟同步发电机低电压穿越控制方法［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 7 ）： 2134 - 2140 .

CHEN Tianyi ， CHEN Laijun ， ZHENG Tianwen ， et al . LVRT control method of virtual synchronous generator based on mode smooth switching ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 7 ）： 2134 - 2140 .

段青，盛万兴，沈超，等 . 孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越方法［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3307 - 3314 .

DUAN Qing ， SHENG Wanxing ， SHEN Chao ， et al . Differentiated fault ride-through method for synchronverter in islanded microgrid ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 10 ）： 3307 - 3314 .

尚磊，胡家兵，袁小明，等 . 电网对称故障下虚拟同步发电机建模与改进控制［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 2 ）： 403 - 412 .

SHANG Lei ， HU Jiabing ， YUAN Xiaoming ， et al . Modeling and improved control of virtual synchronous generators under symmetrical faults of grid ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 2 ）： 403 - 412 .

李清辉，葛平娟，肖凡，等 . 基于功角与电流灵活调控的VSG故障穿越方法研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2071 - 2080 .

LI Qinghui ， GE Pingjuan ， XIAO Fan ， et al . Study on fault ride-through method of VSG based on power angle and current flexible regulation ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 2071 - 2080 .

张余余，赵晋斌，李芬，等 . 基于功角动态补偿的VSG故障穿越方法研究［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3667 - 3673 .

ZHANG Yuyu ， ZHAO Jinbin ， LI Fen ， et al . VSG fault crossing method based on dynamic compensation of power angle ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3667 - 3673 .

葛俊，刘辉，江浩，等 . 虚拟同步发电机并网运行适应性分析及探讨［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 26 - 35 .

GE Jun ， LIU Hui ， JIANG Hao ， et al . Analysis and investigation on grid-connected operation adaptability of virtual synchronous generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 26 - 35 .

高建瑞，李国杰，汪可友，等 . 考虑储能充放电功率限制的并网光储虚拟同步机控制［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 4 ）： 134 - 141 .

GAO Jianrui ， LI Guojie ， WANG Keyou ， et al . Control of grid-connected PV-battery virtual synchronous machine considering battery charging/discharging power limit ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 134 - 141 .

葛俊，宋鹏，刘汉民，等 . 新能源场站虚拟同步发电机技术研究及示范应用［J］. 全球能源互联网， 2018 ， 1 （ 1 ）： 39 - 47 .

GE Jun ， SONG Peng ， LIU Hanmin ， et al . Research and demonstration application of virtual synchronous generator technology in renewable energy power station ［J］. Journal of Global Energy Interconnection ， 2018 ， 1 （ 1 ）： 39 - 47 .

CHU Z D ， MARKOVIC U ， HUG G ， et al . Towards optimal system scheduling with synthetic inertia provision from wind turbines ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 5 ）： 4056 - 4066 .

颜湘武，孙雪薇，崔森，等 . 考虑系统频率连续波动与二次跌落的双馈风力发电机组虚拟惯量通用控制策略［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 11 ）： 247 - 254 .

YAN Xiangwu ， SUN Xuewei ， CUI Sen ， et al . Virtual inertia general control strategy of DFIG-based wind turbine considering continuous fluctuation of system frequency and second frequency drop ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 11 ）： 247 - 254 .

王晓声，江浩，刘辉，等 . 虚拟同步发电机并网稳定性研究综述［J］. 华北电力技术， 2017 （ 9 ）： 14 - 21 .

WANG Xiaosheng ， JIANG Hao ， LIU Hui ， et al . Review of the research on stability of virtual synchronous generator under grid-connected operation ［J］. North China Electric Power ， 2017 （ 9 ）： 14 - 21 .

CHEN J R ， LIU M Y ， O’DONNELL T . Replacement of synchronous generator by virtual synchronous generator in the conventional power system ［C］// IEEE Power & Energy Society General Meeting ， August 4-9 ， 2019 ， Atlanta， USA ： 1 - 5 .

温春雪，陈丹，胡长斌，等 . 微网逆变器的VSG转动惯量和阻尼系数自适应控制［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 17 ）： 120 - 126 .

WEN Chunxue ， CHEN Dan ， HU Changbin ， et al . Self-adaptive control of rotational inertia and damping coefficient of VSG for converters in microgrid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 17 ）： 120 - 126 .

张兴 . 新能源发电变流技术［M］. 北京：机械工业出版社， 2018 .

ZHANG Xing . New energy generation and converter technology ［M］. Beijing ： China Machine Press ， 2018 .

O’SULLIVAN J ， ROGERS A ， FLYNN D ， et al . Studying the maximum instantaneous non-synchronous generation in an island system—frequency stability challenges in Ireland ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2014 ， 29 （ 6 ）： 2943 - 2951 .

曹炜，张甜，傅业盛，等 . 同步调相机增强电力系统惯性和改善频率响应的研究与应用［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 3 ）： 1 - 10 .

CAO Wei ， ZHANG Tian ， FU Yesheng ， et al . Research and application for increasing inertia and improving frequency response of power system by using synchronous condenser ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 3 ）： 1 - 10 .

蒋大伟 . 大规模风电并网对系统频率影响分析［D］. 吉林：东北电力大学， 2010 .

JIANG Dawei . Analysis of the impact on power system frequency in respect of large-scale wind power integration into grid ［D］. Jilin ： Northeast Electric Power University ， 2010 .

秦晓辉，苏丽宁，迟永宁，等 . 大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 36 - 43 .

QIN Xiaohui ， SU Lining ， CHI Yongning ， et al . Functional orientation discrimination of inertia support and primary frequency regulation of virtual synchronous generator in large power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 36 - 43 .

CHEN J ， LIU M ， MILANO F ， et al . 100% converter-interfaced generation using virtual synchronous generator control： a case study based on the Irish system ［J/OL］. Electric Power Systems Research ［ 2022-07-21 ］. https：//pdf.sciencedire https://pdf.sciencedire ctassets.com/ 271091 / 1 -s 2 . 0 -S 0378779620 X 00071 / 1 -s2. 0 -S 0378779620302765 /main.pdf.

孙华东，王宝财，李文锋，等 . 高比例电力电子电力系统频率响应的惯量体系研究［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 16 ）： 5179 - 5192 .

SUN Huadong ， WANG Baocai ， LI Wenfeng ， et al . Research on inertia system of frequency response for power system with high penetration electronics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 16 ）： 5179 - 5192 .

刘中建，周明，李昭辉，等 . 高比例新能源电力系统的惯量控制技术与惯量需求评估综述［J］. 电力自动化设备， 2021 ， 41 （ 12 ）： 1 - 11 .

LIU Zhongjian ， ZHOU Ming ， LI Zhaohui ， et al . Review of inertia control technology and requirement evaluation in renewable-dominant power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2021 ， 41 （ 12 ）： 1 - 11 .

柴建云，赵杨阳，孙旭东，等 . 虚拟同步发电机技术在风力发电系统中的应用与展望［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 17 - 25 .

CHAI Jianyun ， ZHAO Yangyang ， SUN Xudong ， et al . Application and prospect of virtual synchronous generator in wind power generation system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 17 - 25 .

李美依，黄文焘，邰能灵，等 . 频率扰动下虚拟同步电机控制型分布式电源自适应惯性控制策略［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 4 ）： 1525 - 1533 .

LI Meiyi ， HUANG Wentao ， TAI Nengling ， et al . Adaptive inertial control strategy for inverter interfaced distributed generator based on virtual synchronous generator under frequency disturbances ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 1525 - 1533 .

王淋，巨云涛，吴文传，等 . 面向频率稳定提升的虚拟同步化微电网惯量阻尼参数优化设计［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 13 ）： 4479 - 4490 .

WANG Lin ， JU Yuntao ， WU Wenchuan ， et al . Optimal design of inertia and damping parameters of virtual synchronous microgrid for improving frequency stability ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 13 ）： 4479 - 4490 .

孙亮，杨晓飞，孙立国，等 . 基于改进虚拟同步发电机的多逆变器频率无差控制策略［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 11 ）： 18 - 27 .

SUN Liang ， YANG Xiaofei ， SUN Liguo ， et al . Frequent deviation-free control for microgrid multi-inverters based on improving a virtual synchronous generator ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 11 ）： 18 - 27 .

ZHU J B ， WANG X N ， ZHAO J B ， et al . Inertia emulation and fast frequency-droop control strategy of a point-to-point VSC-HVDC transmission system for asynchronous grid interconnection ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2022 ， 37 （ 6 ）： 6530 - 6543 .

SHEN Z P ， ZHU J B ， GE L J ， et al . Variable-inertia emulation control scheme for VSC-HVDC transmission systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 1 ）： 629 - 639 .

ZHU J B ， SHEN Z P ， BU S Q ， et al . Coordinated flexible damping mechanism with inertia emulation capability for MMC-MTDC transmission systems ［J］. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics ， 2021 ， 9 （ 6 ）： 7329 - 7342 .

LIU J ， MIURA Y ， BEVRANI H ， et al . Enhanced virtual synchronous generator control for parallel inverters in microgrids ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2017 ， 8 （ 5 ）： 2268 - 2277 .

刘辉，高舜安，孙大卫，等 . 光伏虚拟同步发电机并网小信号稳定性分析［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 2 ）： 417 - 424 .

LIU Hui ， GAO Shunan ， SUN Dawei ， et al . Small signal stability analysis of grid-connected photovoltaic virtual synchronous generators ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 2 ）： 417 - 424 .

孙大卫，刘辉，吴林林，等 . 虚拟同步发电机对低频振荡的影响建模与特性分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 24 ）： 134 - 144 .

SUN Dawei ， LIU Hui ， WU Linlin ， et al . Modeling and characteristic analysis on influence of virtual synchronous generator on low-frequency oscillation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 24 ）： 134 - 144 .

WU H ， RUAN X B ， YANG D S ， et al . Small-signal modeling and parameters design for virtual synchronous generators ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2016 ， 63 （ 7 ）： 4292 - 4303 .

王光宇，付立军，胡祺，等 . 计及电压环影响的虚拟同步发电机低频振荡阻尼分析与控制［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 14 ）： 177 - 184 .

WANG Guangyu ， FU Lijun ， HU Qi ， et al . Analysis and control of low-frequency oscillation damping of virtual synchronous generator considering influence of voltage loop ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 14 ）： 177 - 184 .

刘辉，孙大卫，宋鹏，等 . 电压环对光伏虚拟同步机系统稳定性的影响［J］. 太阳能学报， 2021 ， 42 （ 3 ）： 311 - 318 .

LIU Hui ， SUN Dawei ， SONG Peng ， et al . Influence of voltage loop on stability of photovoltaic virtual synchronous generators ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2021 ， 42 （ 3 ）： 311 - 318 .

颜湘武，刘正男，徐恒波，等 . 虚拟同步发电机特性的三相逆变器小信号建模及分析［J］. 华北电力大学学报（自然科学版）， 2016 ， 43 （ 3 ）： 1 - 8 .

YAN Xiangwu ， LIU Zhengnan ， XU Hengbo ， et al . Small-signal modeling and analysis of three-phase characteristics of virtual synchronous generator ［J］. Journal of North China Electric Power University （Natural Science Edition）， 2016 ， 43 （ 3 ）： 1 - 8 .

孙大卫，刘辉，高舜安，等 . 电流控制型虚拟同步发电机的小信号建模与稳定性分析［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 9 ）： 2983 - 2993 .

SUN Dawei ， LIU Hui ， GAO Shunan ， et al . Small-signal modeling and stability analysis of current-controlled virtual synchronous generators ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 2983 - 2993 .

徐政 . 电力系统广义同步稳定性的物理机理与研究途径［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 9 ）： 3 - 9 .

XU Zheng . Physical mechanism and research approach of generalized synchronous stability for power systems ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 3 - 9 .

杨涛，郑涛，迟永宁，等 . 大规模风电外送对电力系统小干扰稳定性影响［J］. 中国电力， 2010 ， 43 （ 6 ）： 20 - 25 .

YANG Tao ， ZHENG Tao ， CHI Yongning ， et al . Impact of large scale wind power transmission on system small signal stability ［J］. Electric Power ， 2010 ， 43 （ 6 ）： 20 - 25 .

DU W J ， BI J T ， WANG T ， et al . Impact of grid connection of large-scale wind farms on power system small-signal angular stability ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2015 ， 1 （ 2 ）： 83 - 89 .

张欣，黄永章 . 大规模风电接入对系统功角稳定性影响的研究［J］. 电测与仪表， 2021 ， 58 （ 5 ）： 119 - 124 .

ZHANG Xin ， HUANG Yongzhang . Research on the effect of large-scale wind power integration on the power angle stability ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2021 ， 58 （ 5 ）： 119 - 124 .

姜惠兰，周照清，蔡继朝 . 风电接入比例对电力系统暂态功角稳定性影响的分析方法［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 7 ）： 53 - 67 .

JIANG Huilan ， ZHOU Zhaoqing ， CAI Jizhao . Analysis method of influence of wind power access proportion on transient power angle stability of power system ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 7 ）： 53 - 67 .

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 .

YANG Chaoran ， HUANG Linbin ， XIN Huanhai ， et al . Placing grid-forming converters to enhance small signal stability of PLL-integrated power systems ［EB/OL］. （ 2021-02-17 ）［ 2022-07-21 ］. https：//arxiv.org/abs/2007.03997 https://arxiv.org/abs/2007.03997 .

谢震，许可宝，秦世耀，等 . 基于电压源型和电流源型双馈风电机组稳定性对比分析［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 5 ）： 1724 - 1735 .

XIE Zhen ， XU Kebao ， QIN Shiyao ， et al . Comparative analysis of doubly-fed wind turbine stability based on voltage source and current source ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 5 ）： 1724 - 1735 .

喻哲扬，张君黎，徐政 . 非同步机电源渗透率对同步机之间功角稳定性影响的简化模型分析［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 9 ）： 88 - 97 .

YU Zheyang ， ZHANG Junli ， XU Zheng . Simplified model analysis of influence of penetration rate of non-synchronous generator source on angle stability of synchronous generators ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 88 - 97 .

孟志伟，侯玉强，方勇杰，等 . 强阻尼电压源型虚拟同步发电机大扰动功角稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 44 - 50 .

MENG Zhiwei ， HOU Yuqiang ， FANG Yongjie ， et al . Analysis on large disturbance power-angle stability of strong-damping voltage-source virtual synchronous generators ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 44 - 50 .

葛平娟，涂春鸣，肖凡，等 . 面向暂态稳定性能提升的VSG参数灵活控制策略［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 6 ）： 2109 - 2124 .

GE Pingjuan ， TU Chunming ， XIAO Fan ， et al . Transient stability enhancement of a VSG based on flexible switching of control parameters ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 6 ）： 2109 - 2124 .

朱蜀，刘开培，秦亮 . 虚拟同步发电机的暂态稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 51 - 58 .

ZHU Shu ， LIU Kaipei ， QIN Liang . Transient stability analysis of virtual synchronous generator ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 51 - 58 .

SHUAI Z K ， SHEN C ， LIU X ， et al . Transient angle stability of virtual synchronous generators using Lyapunov’s direct method ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 4 ）： 4648 - 4661 .

何仰赞，温增银 . 电力系统分析-下［M］. 4版 . 武汉：华中科技大学出版社， 2016 .

HE Yangzan ， WEN Zengyin . Power system analysis ［M］. 4th ed . Wuhan ： Huazhong University of Science and Technology Press ， 2016 .

杨赟，缪惠宇，梅飞，等 . 对称电压暂降情况下含无功补偿功能的虚拟同步发电机控制策略［J］. 电测与仪表， 2019 ， 56 （ 1 ）： 53 - 59 .

YANG Yun ， MIAO Huiyu ， MEI Fei ， et al . Virtual synchronous generator control strategy with reactive power compensation in symmetrical voltage sagging ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2019 ， 56 （ 1 ）： 53 - 59 .

李晓栋，徐政，张哲任 . 含非同步机电源交流电网暂态稳定性的电磁暂态仿真研究［J］. 电力自动化设备， 2020 ， 40 （ 9 ）： 57 - 68 .

LI Xiaodong ， XU Zheng ， ZHANG Zheren . Electromagnetic transient simulation study on transient stability of AC power grid with non-synchronous machine sources ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 57 - 68 .

刘芳，刘威，汪浩东，等 . 高比例新能源电力系统振荡机理及其分析方法研究综述［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 1 ）： 95 - 114 .

LIU Fang ， LIU Wei ， WANG Haodong ， et al . Review on oscillation mechanism and analysis methods of high proportion renewable energy power system ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 1 ）： 95 - 114 .

CIGRE Working Group B4.41. Systems with multiple DC infeed ［R］. Paris， France ： CIGRE ， 2008 .

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 .

周勤勇，秦晓辉，张彦涛，等 . 新能源广域消纳电网支撑技术［M］. 北京：中国电力出版社， 2019 .

ZHOU Qinyong ， QIN Xiaohui ， ZHANG Yantao ， et al . Support technology of wide area consumption power grid for new energy ［M］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2019 .

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 .

CASTILLO L R ， ROSCOE A . Experimental validation of a novel inertia-less VSM algorithm ［C］// IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies Conference ， April 23-26 ， 2017 ， Washington， USA ： 1 - 5 .

YU M R ， ROSCOE A J ， BOOTH C D ， et al . Use of an inertia-less virtual synchronous machine within future power networks with high penetrations of converters ［C］// Power Systems Computation Conference ， June 20-24 ， 2016 ， Genoa， Italy ： 1 - 7 .

ACKERMANN T ， PREVOST T ， VITTAL V ， et al . Paving the way： a future without inertia is closer than you think ［J］. IEEE Power and Energy Magazine ， 2017 ， 15 （ 6 ）： 61 - 69 .

刘国宇，蔺圣杰，吴鸣，等 . 虚拟同步机示范工程综述［J］. 供用电， 2019 ， 36 （ 4 ）： 37 - 42 .

LIU Guoyu ， LIN Shengjie ， WU Ming ， et al . Summary of virtual synchronous machine technology demonstration project ［J］. Distribution & Utilization ， 2019 ， 36 （ 4 ）： 37 - 42 .

Tesla Motors Australia Pty Ltd . Market review-submission-EPR0053 ［EB/OL］. （ 2018-02-08 ）［ 2022-07-21 ］. https：//www.aemc.gov.au/sites/default/files/content/3e882e74-4416-4c00-9138-81bb5f86f698/MarketReview-Submission-EPR0053-Tesla-Motors-Australia-Pty-Ltd-170420-1.pdf https://www.aemc.gov.au/sites/default/files/content/3e882e74-4416-4c00-9138-81bb5f86f698/MarketReview-Submission-EPR0053-Tesla-Motors-Australia-Pty-Ltd-170420-1.pdf .

曾辉，孙峰，邵宝珠，等 . 澳大利亚100 MW储能运行分析及对中国的启示［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 8 ）： 86 - 92 .

ZENG Hui ， SUN Feng ， SHAO Baozhu ， et al . Analysis of Australian 100 MW energy storage operation and its enlightenment to China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 8 ）： 86 - 92 .

CHERECATSKIY S . Grid forming energy storage system addresses challenges of grids with high penetration of renewables ［EB/OL］. （ 2021-2-24 ）［ 2022-07-21 ］. https：//www.electranet.com.au/wp-content/uploads/2021/02/CIGRE48-Grid-Forming-BESS-Case-Study-August-2020.pdf https://www.electranet.com.au/wp-content/uploads/2021/02/CIGRE48-Grid-Forming-BESS-Case-Study-August-2020.pdf .

ROSCOE A ， BROGAN P ， ELLIOTT D ， et al . Practical experience of operating a grid forming wind park and its response to system events ［C］// 18th Wind Integration Workshop ， October 16-18 ， 2019 ， Dublin， Ireland ： 18 - 21 .

PAGNANI D ， KOCEWIAK Ł H ， HJERRILD J ， et al . Overview of black start provision by offshore wind farms ［C］// Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society ， October 18-21 ， 2020 ， Singapore ： 1892 - 1898 .

TENG F ， TROVATO V ， STRBAC G . Stochastic scheduling with inertia-dependent fast frequency response requirements ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 2 ）： 1557 - 1566 .

EIRGRID ， SONI . DS3 system services protocol-volume capped arrangements （DS3 system services implementation project）［EB/OL］. （ 2019-06-13 ）［ 2022-07-21 ］. http：//www.Eirgridgroup.com/site-files/library/EirGrid/DS3-System-Serv http://www.Eirgridgroup.com/site-files/library/EirGrid/DS3-System-Serv ices-Volume-Capped-Protocol-Document-draft-May - 2019 .pdf.

EIRGRID ， SONI . DS3 system services interim tariffs DECISI on paper （DS3 system services implementation project）［EB/OL］. （ 2016-08-29 ）［ 2022-07-21 ］. http：//www.eirgridgroup.com/site-files/library/EirGrid/DS3-System-Services-Decision-Paper-on-Interim-Tariffs-FINAL.pdf http://www.eirgridgroup.com/site-files/library/EirGrid/DS3-System-Services-Decision-Paper-on-Interim-Tariffs-FINAL.pdf .

Germany Energy Agency . Dena innovation report ancillary services （actual achievements and actions needed at present for stable operation of the electric power system up to 2030 ）［EB/OL］. （ 2019-01-25 ）［ 2022-07-21 ］. https：//www.dena.de/fileadmin/dena/Publikationen/PDFs/2019/2018_Innovation_report_ancillary_services.pdf https://www.dena.de/fileadmin/dena/Publikationen/PDFs/2019/2018_Innovation_report_ancillary_services.pdf .

KIVILUOMA J ， AZEVEDO M . Ancillary services from wind and solar PV at transmission level-evaluation and conclusions of case studies ［EB/OL］. （ 2014-07-07 ）［ 2022-07-21 ］. http：//www.reservices-project.eu/wp-content/uploads/D5-5-REserviceS-Final-updated.pdf http://www.reservices-project.eu/wp-content/uploads/D5-5-REserviceS-Final-updated.pdf .

傅业盛，桑妲，曹炜，等 . 欧盟的REserviceS项目以及对我国风电及光伏参与电网调频的启示［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 613 - 621 .

FU Yesheng ， SANG Da ， CAO Wei ， et al . REserviceS project of EU and its enlightenment to China’s wind power and PV participation in grid frequency regulation ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 613 - 621 .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 并网电源一次调频技术规定及试验导则： GB/T 40595—2021 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2021 .

State Administration for Market Regulation ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Guide for technology and test on primary frequency control of grid-connected power resource ： GB/T 40595—2021 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2021 .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 电力系统安全稳定导则： GB 38755—2019 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2019 .

State Administration for Market Regulation ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Code on security and stability for power system ： GB 38755—2019 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2019 .

国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会 . 风电场接入电力系统技术规定第1部分：陆上风电： GB/T 19963.1—2021 ［S］. 北京：中国标准出版社， 2021 .

State Administration for Market Regulation ， Standardization Administration of the People’s Republic of China . Technical specification for connecting wind farm to power system—Part 1： on shore wind power ： GB/T 19963.1—2021 ［S］. Beijing ： Standards Press of China ， 2021 .

电网头条 . 华东电网完成频率特性验证和新能源主动支撑能力试验［EB/OL］.（ 2021-06-19 ）［ 2022-07-21 ］. https：//data.cloud.m.sgcctop.com/portal/omp/clt/resource/web/H5/dian https://data.cloud.m.sgcctop.com/portal/omp/clt/resource/web/H5/dian

Power Grid Headlines . East China Power Grid completes frequency characteristic verification and new energy active support capability test ［EB/OL］. （ 2021-06-19 ）［ 2022-07-21 ］. https：//data.cloud.m.sgcctop.com/portal/omp/clt/resource/web/H5/dianwangnews/newsDetail.html？contId=10007589 77&channelNodeId=370&excludeContId=1000758978 https://data.cloud.m.sgcctop.com/portal/omp/clt/resource/web/H5/dianwangnews/newsDetail.html?contId=1000758977&channelNodeId=370&excludeContId=1000758978 .

陈亦平，卓映君，刘映尚，等 . 高比例可再生能源电力系统的快速频率响应市场发展与建议［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 10 ）： 174 - 183 .

CHEN Yiping ， ZHUO Yingjun ， LIU Yingshang ， et al . Development and recommendation of fast frequency response market for power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 174 - 183 .

National Grid . Enhanced frequency response-invitation to tender for prequalified parties ［R/OL］. （ 2016-07-08 ）［ 2022-07-21 ］. https：//www.nationalgrideso.com/document/101541/download https://www.nationalgrideso.com/document/101541/download .

李东东，刘强，徐波，等 . 考虑频率稳定约束的新能源电力系统临界惯量计算方法［J］. 电力系统保护与控制， 2021 ， 49 （ 22 ）： 24 - 33 .

LI Dongdong ， LIU Qiang ， XU Bo ， et al . New energy power system critical inertia estimation method considering frequency stability constraints ［J］. Power System Protection and Control ， 2021 ， 49 （ 22 ）： 24 - 33 .

王博，杨德友，蔡国伟 . 高比例新能源接入下电力系统惯量相关问题研究综述［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2998 - 3007 .

WANG Bo ， YANG Deyou ， CAI Guowei . Review of research on power system inertia related issues in the context of high penetration of renewable power generation ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 8 ）： 2998 - 3007 .

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