CN113937797B - 考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，其包括动态频率分散性的影响作用分析和储能系统的参数配置两部分，考虑了系统中动态频率的分散性对同步机组及储能系统ESS动态行为的影响，为储能系统的安装位置提供了参考，同时提高了储能系统ESS配置结果的准确性；定义了稳态恢复时间与振幅系数作为评价指标，完善了储能系统ESS并网逆变器中不同控制参数间调频性能的对比，优化了储能系统ESS的配置结果；该配置方法能够考虑到暂态过程中，各频率支撑机组响应的非同步性，有效提高储能系统参数配置的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及新能源并网技术领域，特别是涉及一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法。
背景技术
在电力系统中，可再生能源RES机组取代传统火电机组是减缓温室效应的有效手段，但同时也带来了惯量与一次调频容量缺失的问题。为了提高系统的频率支撑能力，可再生能源RES机组通常通过控制策略的改进和优化来模拟同步电机的调节过程，但此类方法需要可再生能源RES机组具有充足的有功储备，一定程度上降低了可再生能源RES机组的发电效率。因此，部分研究提出了依托于不同形式储能元件的需求侧管理DSM技术，然而，分布式的储能元件安装容量有限、难以集中调控，降低了调频的可靠性与自适应能力。储能技术的发展，使得储能系统ESS被广泛应用于电网的频率支撑工作，通过在控制策略中模拟同步电机的外部特性，储能系统ESS的响应速度能够与系统自身的频率调节过程相吻合。大量研究表明，通过相关参数的合理设计，储能系统ESS能够在系统的惯量支撑、一次调频、二次调频等过程发挥良好的调节作用。
当前，储能系统ESS的配置方法主要依托于系统自身的调频容量缺额与其中产生的最大不平衡功率的大小，储能系统ESS在不同配置参数下的调频能力分析亦局限于初始频率变化率ROCOF与稳态频率偏差SSFD两个指标。
在现有技术中存在以下技术问题：
缺乏对功率波动空间位置的讨论，未深入探究系统中动态频率的分散性对调频机组暂态调节过程的影响，一定程度上降低了储能系统ESS配置结果的准确性；
储能系统ESS调频能力的评价指标单一，难以深层次的讨论各个参数对其调节性能的影响。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，构思了一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，其包括动态频率分散性的影响作用分析和储能系统的参数配置两部分，根据系统调频需求，对储能系统ESS并网逆变器中的虚拟阻尼系数、虚拟惯性常数以及虚拟调频系数进行量化配置，该配置方法能够考虑到暂态过程中各频率支撑机组响应的非同步性，有效提高储能系统参数配置的准确性。
实现本发明的技术方案是：考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，其特征是，它包括以下步骤：
储能系统ESS并网逆变器控制方案的搭建：
模拟同步电机的外特性，使储能系统ESS具备和同步机组相似的频率调节特性，储能系统ESS采用虚拟同步发电机控制方式，通过调整储能系统ESS的有功出力，选择性地为系统补充惯性、阻尼及一次调频容量，在调速器中，模拟同步电机的转子运动方程为：
（1）
式中：H v为虚拟惯性时间常数，D v为虚拟阻尼系数，ω为角速度，Δω为角速度偏差，δ为功角，P E和P T分别为系统等值同步机输出的电磁功率和机械功率；
其中，下垂控制模拟同步电机的一次调频特性，公式为：
（2）
式中：f mea为储能系统ESS并网点量测频率，f ref为系统稳态参考频率，P ref为储能系统ESS功率参考值，K v为虚拟调频系数；
在励磁器中，暂态调压过程是通过同步电机的一阶暂态电压方程引入，公式如下：
（3）
式中：T’ d0为励磁绕组的时间常数，E qe为强制空载电动势，E q ’为暂态电动势，i d为储能系统ESS电流直轴分量，x d和x’ d分别为直轴同步电抗和直轴暂态电抗；
同步电机的自动调节励磁系统等值为一阶惯性环节，以电压偏差量作为启动信号，公式如下：
（4）
式中：U mea为储能系统ESS并网接口电压时测值，U dref为并网接口直轴电压参考值，T e和K e分别为励磁器的等值时间常数和放大倍数，ΔU f为励磁电压偏差量且与强制空载电动势具备如下关系：
（5）
式中：x ad为直轴电枢反应绕组电抗，r f励磁绕组电抗，K f为励磁比例系数；
综上，得到端电压偏差与空载电动势偏差的关系为：
（6）
由此，搭建了储能系统ESS的并网逆变器控制方案，其中：P ESSmea为储能系统ESS输出功率，E qe0为初始强制空载电动势；
动态频率分散性的影响及储能系统ESS安装位置的确定：
在保证不平衡功率大小相同的前提下，通过改变频率测量点与扰动发生点的位置，获取了系统频率及调频机组出力的量测数据；基于相关数据，明确了在系统不同时间尺度下，动态频率的分散性的影响机制，由此根据系统的自身参数和调频需求，对储能系统ESS的配置地点进行确定，即当系统惯量充足或储能系统ESS在惯量支撑阶段提供的功率小于其在一次调频后输出的稳态功率时，储能系统ESS选择远离系统功率波动集中的区域进行配置，以减小储能系统ESS的装配容量；当储能系统ESS在惯量支撑阶段提供的功率大于其在一次调频后输出的稳态功率时，为更好地兼顾系统不同区域的频率响应需求，应将储能系统ESS配置于功率波动频繁且剧烈的区域；
系统初始频率变化率与储能系统ESS等效惯性的定义：
将系统产生不平衡功率后0到0.25s内频率的平均变化率定义为初始频率变化率ROCOF，并根据式(7)将初始频率变化率ROCOF下，系统所表现的惯性定义为相对惯性H ESS；
（7）
式中：f 0为初始频率，ΔP un为不平衡功率，df/dt为初始频率变化率ROCOF，S ESS为储能系统ESS容量，S sys0与H sys0分别为系统初始的容量与等效惯性常数；
系统稳态恢复时间与储能系统ESS振幅系数的定义：
将不平衡功率产生后到系统频率波动小于1%的时间区间定义为稳态恢复时间T rec；
将储能系统ESS输出功率最大值P Emax和最小值P Emin的差与其稳态输出功率P Esta的比值定义为振幅系数Z amp，具体公式为：
(8)
储能系统ESS的参数配置：
a.虚拟阻尼系数D v的配置：
阻尼主要影响系统频率和调频机组出力的振荡模式，决定了系统受扰后的稳态恢复时间；通过调整虚拟阻尼系数D v得到在最大不平衡功率ΔP unm下，储能系统ESS出力及系统频率响应波形，继而刻画不同功率波动与不同虚拟阻尼系数下的稳态恢复时间T rec及振幅系数Z amp的变化趋势，由稳态恢复时间T rec及振幅系数Z amp的变化趋势即可选取最有利于系统稳态恢复的虚拟阻尼系数D v设定值；
b.虚拟惯性常数H v的配置：
系统的惯性表现为阻碍频率突变的能力，主要影响初始频率变化率ROCOF以及调频机组出力的平滑程度，通过调整虚拟惯性常数H v可得到在最大不平衡功率ΔP unm下，储能系统ESS出力及系统频率响应波形，结合不同功率波动与不同虚拟惯性常数下的稳态恢复时间T rec及振幅系数Z amp的变化趋势，即可对虚拟惯性常数H v和虚拟阻尼系数D v对储能系统ESS动态行为与频率恢复过程的影响进行深入比较，实现储能系统ESS并网逆变器控制中的虚拟惯性常数H v和虚拟阻尼系数D v的协调配置，以在减小初始频率变化率ROCOF的同时抑制振荡、促进稳态恢复；在此基础上，通过刻画储能系统ESS在不同虚拟惯性常数H v的取值下初始频率变化率ROCOF关于不平衡功率ΔP un的关系曲线实现虚拟惯性常数H v的量化配置；
c.虚拟调频系数K v的配置：
由于功率波动位置以及虚拟惯性常数H v和虚拟阻尼系数D v的取值不会对储能系统ESS的稳态出力与系统的一次调频结果造成明显影响，因此虚拟调频系数K v可以按照系统整体的稳态频率偏差SSFD需求单独配置，不必受限于初始频率变化率ROCOF和地理位置等因素，通过调整虚拟调频系数K v的取值即可同比例实现储能系统ESS在一次调频过程中的不同调频出力占比。
本发明一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法的有益效果体现在：
一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，考虑了系统中动态频率的分散性对同步机组及储能系统ESS动态行为的影响，为储能系统的安装位置提供了参考，同时提高了储能系统ESS配置结果的准确性；
一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，根据频率响应特点重新定义了系统的初始ROCOF与储能系统ESS的等效惯性H ESS，在兼顾工程需求的同时有效减小了传统ROCOF测量过程产生的误差，也使得储能系统ESS在惯量支撑过程中的贡献力得以量化；
一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，除初始ROCOF与SSFD之外，定义了稳态恢复时间与振幅系数作为评价指标，完善了储能系统ESS并网逆变器中不同控制参数间调频性能的对比，优化了储能系统ESS的配置结果；
一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，储能系统ESS的参数配置遵循一定的顺序与逻辑，能够在惯量支撑过程充分发挥虚拟惯性常数与虚拟阻尼系数的协同作用，并保证一次调频过程中虚拟调频系数配置的独立性。
附图说明
图1是一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法的流程图；
图2是实施例中ESS并网逆变器的控制结构框图；
图3是实施例中算例系统的拓扑结构图；
图4是实施例中母线1处在最大不平衡功率下的频率响应波形；
图5是实施例中母线4处在最大不平衡功率下的频率响应波形；
图6是实施例中同步机组和ESS在最大不平衡功率下的支撑功率波形；
图7是实施例中不同虚拟阻尼系数下的系统频率响应与ESS出力波形；
图8是实施例中不同虚拟阻尼系数下的系统稳态恢复时间与ESS振幅系数波形；
图9是实施例中不同虚拟惯性常数下的系统频率响应与ESS出力波形；
图10是实施例中不同虚拟惯性常数下的系统稳态恢复时间与ESS振幅系数波形；
图11是实施例中不同虚拟惯性常数与不同功率波动下的系统初始ROCOF与ESS等效惯性的仿真结果；
图12是实施例中不同虚拟调频系数下的系统频率响应与ESS出力波形。
具体实施方式
以下结合附图1-12和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，它包括以下步骤：
1）储能系统ESS并网逆变器控制方案的搭建：
如附图1所示的储能系统ESS并网逆变器控制框图，其中：P ESSmea为ESS输出功率，E qe0为初始强制空载电动势，外环控制由调速器和励磁器构成，频率及电压等信号经锁相环测量获得；
模拟同步电机的外特性，使储能系统ESS具备和同步机组相似的频率调节特性，储能系统ESS采用VSG控制方式，通过调整储能系统ESS的有功出力选择性地为系统补充惯性、阻尼及一次调频容量，调速器中，模拟同步电机的转子运动方程为：
（9）
式中：H v为虚拟惯性时间常数，D v为虚拟阻尼系数，ω为角速度，Δω为角速度偏差，δ为功角，P E和P T分别为系统等值同步机输出的电磁功率和机械功率；
其中的下垂控制模拟了同步电机的一次调频特性，公式为：
（10）
式中：f mea为ESS并网点量测频率，f ref为系统稳态参考频率，P ref为ESS功率参考值，K v为虚拟调频系数；
励磁器中，暂态调压过程通过同步电机的一阶暂态电压方程引入，公式如下：
（11）
式中：T’ d0为励磁绕组的时间常数，E qe为强制空载电动势，E q ’为暂态电动势，i d为ESS电流直轴分量，x d和x’ d分别为直轴同步电抗和直轴暂态电抗；
同步电机的自动调节励磁系统可等值为一阶惯性环节，以电压偏差量作为启动信号，公式如下：
（12）
式中：U mea为ESS并网接口电压时测值，U dref为ESS并网接口直轴电压参考值，T e和K e分别为励磁器的等值时间常数和放大倍数，ΔU f为励磁电压偏差量；
与强制空载电动势具备如下关系：
（13）
式中：x ad为直轴电枢反应绕组电抗，r f励磁绕组电抗，K f为励磁比例系数；
综上，得到端电压偏差与空载电动势偏差的关系为：
（14）
由此，搭建了储能系统ESS并网逆变器控制方案，其中：P ESSmea为ESS输出功率，E qe0为初始强制空载电动势；
2）动态频率分散性的影响及储能系统ESS安装位置的确定：
基于附图3所示的7区域输电系统对该方法展开说明，其中，传统电厂G1-G4和新能源电厂N1-N4的总装机容量均为1124MVA；总有功负荷L1-L7为1450MW；储能系统ESS的装配容量为70MW；同步机组的惯性常数和调差系数分别为5s和0.04；在研究所讨论的时间尺度下，新能源机组以恒定的功率运行，忽略其频率支撑能力；系统的最大不平衡功率ΔP unm取145MW，作用形式为负荷突增；
为分析动态频率的分散性对系统不同区域频率响应的影响，需要在功率波动大小相同的前提下，通过改变频率测量点与扰动发生点的位置获取仿真数据；以节点1与节点4作为测量点、负荷1至负荷4作为扰动点为例展开说明，得到的系统频率响应波形如附图4和附图5所示。
附图4表明，系统不同区域产生相同大小的ΔP un时，一次调频后的稳态频率偏差基本不会受到影响，但暂态过程存在一定区别；具体表现为：频率测量点距离功率波动点越近，频率测量值的变化速率越快；这一点也可以在附图5中得到佐证。在此基础上，对比附图4与附图5中的b图可见，相同扰动下母线1处频率的量测数据相较于母线4处更加平滑。主要原因为母线1直接与同步电厂G1相连，具备较强的惯量支撑能力，而母线4周围的新能源电厂N4以恒定功率运行，无法在第一时间内补充有功缺额。
综上，结合转子运动方程可知在一次调频完全启动前，惯性常数与阻尼系数越大且距离功率波动点越近的调频机组将在频率支撑过程中承担更多的功率，由此可对ESS的配置地点提出以下建议：
当系统惯量充足或ROCOF要求较低时，ESS选择远离系统功率波动集中的区域进行配置，以减小其装配容量，进而提高储能配置的经济性；反之，当系统惯性需求较大时，为更好地兼顾系统不同区域的频率响应需求，应将ESS配置于功率波动频繁且剧烈的区域。
在算例系统中，如附图6所示，ESS安装于母线1处恰好能够在该点产生ΔP unm后达到配置容量限制，因此下一步将以Bus1作为系统频率的测量点和ESS的并网点进行后续的参数配置。
3）系统初始频率变化率与储能系统ESS等效惯性的定义：
通常情况下，ROCOF的测量窗口在40ms至2s之间，测量窗口越小，ROCOF的测量结果越精确，但高频信号的影响越明显；测量窗口越大，ROCOF的测量结果越平滑，但难以精准刻画ROCOF的变化趋势。因此，为规避传统ROCOF测量过程产生的误差，在考虑系统频率响应特点的同时兼顾实际工程需求，研究将系统产生不平衡功率后0到0.25s内频率的平均变化率定义为初始ROCOF，并根据式(7)将初始ROCOF下系统所表现的惯性定义为相对惯性H ESS。该处理方法能够减轻高频信号对锁相环测量结果的影响，并且将阻尼以及电气距离等因素的作用折算到相对惯性中，为虚拟惯量的量化配置奠定基础。
其中，式(7)
可通过式(15)中的运动方程和式(16)中的等效惯性表达式联立求得；
(15)
其中：S sys与H sys分别为系统总装机容量与等效惯性。
(16)
其中：H i与S i分别为每个调频机组的惯性常数和装机容量。
4）系统稳态恢复时间与储能系统ESS振幅系数的定义：
将不平衡功率产生后到系统频率波动小于1%的时间区间定义为稳态恢复时间T rec；
将储能系统ESS输出功率最大值P Emax和最小值P Emin的差与其稳态输出功率P Esta的比值定义为振幅系数Z amp，具体公式为：
(17)
储能系统ESS的参数配置：
储能系统ESS主要用于系统有功及频率的调节，对储能系统ESS并网逆变器中的虚拟阻尼系数D v、虚拟惯性常数H v以及虚拟调频系数K v进行配置说明。
a.虚拟阻尼系数的配置：
阻尼系数主要影响系统频率和调频机组出力的振荡模式，很大程度上决定了系统受扰后的稳态恢复时间，因此需要优先考虑。如附图7所示，通过调整D v可以得到ΔP unm下的储能系统ESS出力及系统频率响应波形。通过调整D v可以得到ΔP unm下的储能系统ESS出力及系统频率响应波形，继而刻画不同功率波动与不同虚拟阻尼系数下T rec及Z amp的变化趋势，由T rec及Z amp的变化趋势即可选取最有利于系统稳态恢复的虚拟阻尼系数D v设定值；
由附图7可见，虚拟阻尼系数的提高能够有效抑制频率振荡，平滑储能系统ESS的暂态出力，在该并网逆变器的控制策略下，D v的取值不会影响储能系统ESS的稳态输出功率，因此，不会改变系统的一次调频结果。在此基础上，为了更加准确、量化地分析D v对系统频率恢复过程以及储能系统ESS输出功率的影响，研究将功率波动产生到系统频率波动小于1%的时间区间定义为稳态恢复时间T rec，将储能系统ESS输出功率最大值和最小值的差与其稳态输出功率的比值定义为振幅系数Z amp，得到不同功率波动与不同虚拟阻尼系数下T rec及Z amp的变化趋势，如附图8所示。
如附图8中a图所示，不同功率增量下T rec关于D v的变化趋势基本相同，具体表现为：D v较小时，T rec很大，系统频率的稳态恢复过程用时较长；随着D v的提高，T rec明显减小，但当D v达到一定程度后，T rec增加。可见，阻尼的过大或过小均不利于稳态的快速恢复。如附图8中b图中的振幅系数Z amp则描述了储能系统ESS输出功率的振荡特性，Z amp过大不仅会加剧ESS的出力波动，还会对储能系统ESS的功率与容量提出更高要求。因此，综合考量T rec与Z amp两个指标，算例中储能系统ESS的D v选取为1.0。
b.虚拟惯性常数的配置：
系统的惯性表现为阻碍频率突变的能力，主要影响ROCOF以及调频机组出力的平滑程度，通过调整H v可得到ΔP unm下的储能系统ESS出力及系统频率响应波形，如附图9所示。
附图9表明，在一定范围内，虚拟惯性常数的提高可以减小频率的变化速率。对比附图9与附图7中的b图可知，相较于阻尼，H v在不平衡功率产生后对ROCOF短时间尺度下的改善效果更加明显。因此，为进一步比较H v和D v对ESS动态行为与频率恢复过程的影响，仿真得到不同ΔP un与不同H v下的T rec及Z amp的变化趋势如附图10所示。
由附图10可见，T rec在不同ΔP un下关于H v的变化趋势与D v相似。此外，虽然Z amp关于H v的变化没有固定趋势，但Z amp的整体变化范围不大，因此H v的取值并不会显著影响ESS输出功率的上下限。
综上，H v和D v的提高均能减小功率波动后频率的变化速率，但二者的调节特性存在区别。其中，D v具备抑制频率振荡与平滑ESS出力的作用，但其取值过小或过大都会延长稳态恢复时间；H v相比于D v能够更快的抑制频率变化，但无法消除振荡甚至会加长频率的振荡时间，且H v的增加也会对稳态的恢复过程造成不利。因此，ESS并网逆变器控制中的H v与D v需要根据ROCOF要求协调配置，以在减小ROCOF的同时抑制振荡、促进稳态恢复。
附图11中a图通过仿真得到了ESS在不同H v的取值下，初始ROCOF关于ΔP un的关系曲线。图11表明，ESS的投入能够有效减小频率的变化速率，且初始ROCOF与ΔP un近似成线性关系，ESS贡献的等效惯性H ESS大体上维持恒定。因此，根据ROCOF的需求能够实现H v的量化配置。在此基础上，附图11中b图刻画了H ESS在不同功率增量下关于H v的关系曲线，其中，H ESS经式(7)与系统ROCOF的仿真结果计算获得。由附图11中b图可见，虽然H ESS在一定范围内近似与H v的取值成正比，但即使在ESS容量充足的前提下，H ESS也无法始终随H v的提高等比例增长，即系统的惯量支撑工作无法完全按照调频机组的惯性与容量进行分配。该方法下可解释为系统中动态频率分散性的影响，也有研究称其为暂态过程中电气距离对调频机组瞬态行为的影响。
c.虚拟调频系数的配置：
上述步骤的仿真结果表明，功率波动位置以及H v与D v的取值不会对ESS的稳态出力与系统的一次调频结果造成明显影响，因此K v可以按照系统整体的SSFD需求单独配置，不必受限于ROCOF和地理位置等因素。通过调整K v的取值即可得到ΔP unm下的ESS出力及系统频率响应波形如附图12所示。
附图12中的数据表明，ESS贡献的等效单位调节功率K ESS正比于K v，并且在其他条件相同时，K v的取值不会对初始ROCOF的大小以及短时间尺度下ESS的有功出力产生明显影响，即H v与D v的配置结果不需要根据K v做进一步调整。
最后，可得到ESS配置方法的流程图如附图2所示。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.考虑电网调频需求及动态频率分散性的储能系统配置方法，其特征是，它包括以下步骤：1)储能系统ESS并网逆变器控制方案的搭建：
模拟同步电机的外特性，使储能系统ESS具备和同步机组相似的频率调节特性，储能系统ESS采用虚拟同步发电机控制方式，通过调整储能系统ESS的有功出力，选择性地为系统补充惯性、阻尼及一次调频容量，在调速器中，模拟同步电机的转子运动方程为：
式中：Hv为虚拟惯性时间常数，Dv为虚拟阻尼系数，ω为角速度，Δω为角速度偏差，δ为功角，PE和PT分别为系统等值同步机输出的电磁功率和机械功率；
其中，下垂控制模拟同步电机的一次调频特性，公式为：
Pref＝Kv(fref-fmea)(2)
式中：fmea为储能系统ESS并网点量测频率，fref为系统稳态参考频率，Pref为储能系统ESS功率参考值，Kv为虚拟调频系数；
在励磁器中，暂态调压过程是通过同步电机的一阶暂态电压方程引入，公式如下：
式中：T’d0为励磁绕组的时间常数，Eqe为强制空载电动势，Eq’为暂态电动势，id为储能系统ESS电流直轴分量，xd和x’d分别为直轴同步电抗和直轴暂态电抗；
同步电机的自动调节励磁系统等值为一阶惯性环节，以电压偏差量作为启动信号，公式如下：
式中：Umea为储能系统ESS并网接口电压时测值，Udref为并网接口直轴电压参考值，Te和Ke分别为励磁器的等值时间常数和放大倍数，励磁电压Uf与强制空载电动势具备如下关系：
式中：xad为直轴电枢反应绕组电抗，rf励磁绕组电抗，Kf为励磁比例系数；
综上，得到端电压偏差与空载电动势偏差的关系为：
由此，搭建了储能系统ESS的并网逆变器控制方案；
2)动态频率分散性的影响及储能系统ESS安装位置的确定：
在保证不平衡功率大小相同的前提下，通过改变频率测量点与扰动发生点的位置，获取了系统频率及调频机组出力的量测数据；基于相关数据，明确了在系统不同时间尺度下，动态频率的分散性的影响机制，由此根据系统的自身参数和调频需求，对储能系统ESS的配置地点进行确定，即当系统惯量充足或储能系统ESS在惯量支撑阶段提供的功率小于其在一次调频后输出的稳态功率时，储能系统ESS选择远离系统功率波动集中的区域进行配置，以减小储能系统ESS的装配容量；当储能系统ESS在惯量支撑阶段提供的功率大于其在一次调频后输出的稳态功率时，为更好地兼顾系统不同区域的频率响应需求，应将储能系统ESS配置于功率波动频繁且剧烈的区域；
3)系统初始频率变化率与储能系统ESS等效惯性的定义：
将系统产生不平衡功率后0到0.25s内频率的平均变化率定义为初始频率变化率ROCOF，并根据式(7)将初始频率变化率ROCOF下，系统所表现的惯性定义为相对惯性HESS；
式中：f0为初始频率，ΔPun为不平衡功率，df/dt为初始频率变化率ROCOF，SESS为储能系统ESS容量，Ssys0与Hsys0分别为系统初始的容量与等效惯性常数；
4)系统稳态恢复时间与储能系统ESS振幅系数的定义：
将不平衡功率产生后到系统频率波动小于1％的时间区间定义为稳态恢复时间Trec；
将储能系统ESS输出功率最大值PEmax和最小值PEmin的差与其稳态输出功率PEsta的比值定义为振幅系数Zamp，具体公式为：
5)储能系统ESS的参数配置：
a.虚拟阻尼系数Dv的配置：
阻尼主要影响系统频率和调频机组出力的振荡模式，决定了系统受扰后的稳态恢复时间；通过调整虚拟阻尼系数Dv得到在最大不平衡功率ΔPunm下，储能系统ESS出力及系统频率响应波形，继而刻画不同功率波动与不同虚拟阻尼系数下的稳态恢复时间Trec及振幅系数Zamp的变化趋势，由稳态恢复时间Trec及振幅系数Zamp的变化趋势即可选取最有利于系统稳态恢复的虚拟阻尼系数Dv设定值；
b.虚拟惯性常数Hv的配置：
系统的惯性表现为阻碍频率突变的能力，主要影响初始频率变化率ROCOF以及调频机组出力的平滑程度，通过调整虚拟惯性常数Hv可得到在最大不平衡功率ΔPunm下，储能系统ESS出力及系统频率响应波形，结合不同功率波动与不同虚拟惯性常数下的稳态恢复时间Trec及振幅系数Zamp的变化趋势，即可对虚拟惯性常数Hv和虚拟阻尼系数Dv对储能系统ESS动态行为与频率恢复过程的影响进行深入比较，实现储能系统ESS并网逆变器控制中的虚拟惯性常数Hv和虚拟阻尼系数Dv的协调配置，以在减小初始频率变化率ROCOF的同时抑制振荡、促进稳态恢复；在此基础上，通过刻画储能系统ESS在不同虚拟惯性常数Hv的取值下初始频率变化率ROCOF关于不平衡功率ΔPun的关系曲线实现虚拟惯性常数Hv的量化配置；
c.虚拟调频系数Kv的配置：
由于功率波动位置以及虚拟惯性常数Hv和虚拟阻尼系数Dv的取值不会对储能系统ESS的稳态出力与系统的一次调频结果造成明显影响，因此虚拟调频系数Kv可以按照系统整体的稳态频率偏差SSFD需求单独配置，不必受限于初始频率变化率ROCOF和地理位置，通过调整虚拟调频系数Kv的取值即可同比例实现储能系统ESS在一次调频过程中的不同调频出力占比。
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