GBT 38983.2-2026 虚拟同步机 第2部分：电力储能虚拟同步机标准立项发展报告

虚拟同步机第2部分：电力储能虚拟同步机标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:VirtualSynchronousMachinePart2:PowerEnergyStorageVirtualSynchronousMachine摘要关键词：虚拟同步机；电力储能；国家标准；惯量支撑；一次调频；并网运行；新型电力系统Keywords:VirtualSynchronousMachine;PowerEnergyStorage;NationalStandard;InertiaSupport;PrimaryFrequencyRegulation;Grid-connectedOperation;New-typePowerSystem1引言1.1研究背景在“碳达峰、碳中和”战略目标的引领下，我国能源结构正经历着前所未有的深刻变革。据国家能源局统计数据显示，截至2025年底，我国风电、光伏发电装机容量已突破12亿千瓦，新能源发电量占比持续攀升，电力系统呈现显著的“双高”特征——高比例可再生能源接入、高比例电力电子设备应用。这一变革在推动能源清洁低碳转型的同时，也给电力系统的安全稳定运行带来了严峻挑战。传统电力系统中，同步发电机组通过转子惯量为系统提供天然的惯量支撑和阻尼特性，是维持电网频率与电压稳定的物理基础。然而，风电、光伏等新能源发电设备大多通过电力电子变流器并网，其响应速度快但缺乏旋转惯量，难以自发参与电网的频率调节与扰动抑制。当新能源渗透率超过一定阈值后，系统等效惯量水平显著下降，频率波动加剧，甚至可能触发低频减载等安全稳定控制措施，严重威胁电网的运行安全。虚拟同步机（VirtualSynchronousMachine,VSM）技术通过引入虚拟惯量与虚拟阻尼控制算法，使电力电子变流器在外特性上模拟同步发电机的机电暂态行为，能够主动为电网提供惯量支撑和频率调节服务。该技术被认为是解决高比例新能源电力系统稳定问题的“钥匙”，受到国内外的广泛关注与深入研究。1.2标准立项的必要性虚拟同步机技术覆盖面广、应用场景多样，涵盖风电虚拟同步机、光伏虚拟同步机、储能虚拟同步机等多种类型。其中，电力储能虚拟同步机因储能在有功/无功四象限运行的天然优势，能够更加灵活地模拟同步发电机的惯量响应、一次调频和电压支撑等特性，被认为是当前最适宜工程化应用的虚拟同步机形态。然而，电力储能虚拟同步机尚缺乏统一的术语定义、技术要求与试验规范，导致行业对虚拟同步机核心性能指标的认知存在分歧，设备性能良莠不齐。这一局面严重制约了虚拟同步机技术的规模化推广和储能产业的健康发展。因此，亟需制定专门的电力储能虚拟同步机国家标准，以统一技术门槛、明确考核方法、规范市场秩序，为虚拟同步机的规划设计、设备制造、检测认证及调度运行提供科学的依据指导。1.3与GB/T38983.1的衔接GB/T38983《虚拟同步机》系列标准为分层架构设计。GB/T38983.1-2020《虚拟同步机第1部分：总则》已于2020年发布实施，该标准界定了虚拟同步机的基础术语、通用功能特性和总体技术要求，为系列标准的后续制定奠定了总纲性基础。本部分标准（第2部分）在上述总则框架下，针对电力储能虚拟同步机的特殊性进行细化——重点围绕储能变流器的拓扑特征、储能单元的运行约束、充放电状态切换特性等，明确更加精细的功能要求、性能指标和试验方法，与第1部分形成“总—分”互补的有机整体。2标准编制概况2.1标准基本信息本标准的国家标准编号为GB/T38983.2-2026，标准全称为《虚拟同步机第2部分：电力储能虚拟同步机》，为推荐性国家标准。分类号归属于输电网和配电网领域，标准发布日期为2026年7月2日，实施日期为2027年2月1日。截至本报告编制完成之时，标准处于未生效状态，即将进入实施准备期。标准文本以电子版形式出版发行，可供业内单位与技术人员便捷获取。2.2标准结构根据标准编制说明及公开信息，GB/T38983.2-2026按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草，主要技术章节包括但不限于：术语和定义、分类与命名、技术要求、试验方法、检验规则、标志与文件等。标准既注重与《虚拟同步机第1部分：总则》的协调一致性，又突出了电力储能应用场景的特殊技术要求。3主要技术内容分析3.1标准适用范围本标准适用于10kV及以上电压等级并网运行的电力储能虚拟同步机，涵盖采用锂离子电池、液流电池、铅炭电池等电化学储能介质的虚拟同步机设备，同时也可为其他类型储能虚拟同步机的设计、测试和运行提供参考。标准规定了电力储能虚拟同步机的分类、技术要求、试验方法及检验规则等内容。3.2核心术语定义标准对电力储能虚拟同步机的核心术语进行了规范化界定，包括：-电力储能虚拟同步机：由储能单元、储能变流器及虚拟同步控制单元构成，通过储能变流器及其控制系统模拟同步发电机机电暂态特性的整体装置。-虚拟惯量：虚拟同步机通过控制算法呈现的阻碍频率变化率的等效惯量，以虚拟惯量时间常数H表示。-虚拟阻尼：虚拟同步机通过控制算法呈现的抑制功率振荡的等效阻尼系数。-一次调频能力：虚拟同步机在电网频率偏离额定值时，通过有功调节参与频率恢复的能力，包括调频死区、调差系数、响应时间等技术指标。-惯量响应：电力系统频率变化初期，虚拟同步机利用虚拟惯量支撑电网频率、延缓频率变化速度的短暂有功支撑过程。3.3分类方法标准按照应用场景与容量等级的不同，将电力储能虚拟同步机分为三类：A类——集中式储能虚拟同步机（额定功率不小于5MW，主要用于电网侧独立储能电站）；B类——分布式储能虚拟同步机（额定功率在100kW至5MW之间，主要用于工商业储能和新能源场站配储）；C类——低压用户侧储能虚拟同步机（额定功率小于100kW，主要用于台区智能储能）。不同类别的虚拟同步机在惯量时间常数、一次调频响应时间及并网性能指标方面适用差异化的考核要求。3.4关键技术要求标准对电力储能虚拟同步机提出了六个维度的关键技术要求：（1）虚拟惯量支撑能力要求。标准规定了储能虚拟同步机在不同频率扰动事件下应具备的虚拟惯量时间常数范围。A类储能虚拟同步机的虚拟惯量时间常数H原则上不应小于4s，B类和C类不应小于2s。同时，要求惯量响应启动时间不长于100ms。（2）一次调频性能要求。储能虚拟同步机应具备快速一次调频能力，调频响应滞后时间不应超过500ms，达到75%目标调频功率的上升时间不应超过2s。调差系数应在2%~5%范围内可调，频率调节死区不宜超过±0.033Hz。（3）虚拟阻尼与振荡抑制能力要求。标准规定储能虚拟同步机应在并网运行中提供正阻尼效应，虚拟阻尼系数应可在一定范围内连续调节，以保证有功功率振荡在3~5个周波内有效衰减。（4）惯量—阻尼协调控制策略要求。鉴于单纯的虚拟惯量增强可能引入功率振荡风险，而过大虚拟阻尼又会削弱惯量支撑效果，标准要求储能虚拟同步机采用带通滤波或高通滤波环节的协调控制策略，使惯量支撑仅在频率变化率较大的暂态过程起作用，而稳态工况下自动恢复至常规功率控制模式。（5）电压无功支撑与故障穿越要求。储能虚拟同步机应具备自动电压调节（AVR）功能，无功功率调节响应时间不应超过30ms。此外，标准还结合GB/T36547和GB/T36548等电化学储能系统并网标准，规定了储能虚拟同步机在电网电压跌落、骤升等异常工况下的故障穿越能力要求。（6）储能单元适应性运行要求。储能虚拟同步机应支持在虚拟同步机控制模式与常规PQ控制模式间的无缝切换，且模式切换过程中有功功率波动不应超过额定功率的10%。考虑到储能单元SOC（荷电状态）的约束限制，当SOC处于[10%,90%]区间之外时，设备应自动退出一次调频支撑并平滑过渡至常规限功率模式，以避免储能单元的过充过放。3.5试验方法与检验规则为了准确评估储能虚拟同步机的各项性能指标，本标准规定了一系列试验验证方法，主要包括：-惯量响应特性测试：通过频率扰动发生器模拟阶跃频率扰动与连续频率波动，测试设备的惯量响应灵敏度、支撑深度及恢复特性；-一次调频综合性能测试：在半实物仿真平台上模拟电网频率偏离事件，完整记录调频响应滞后时间、上升时间、调节精度及调节可持续时间；-虚拟阻尼与振荡抑制测试：通过注入功率振荡扰动信号，验证系统阻尼效果的收敛速度；-故障穿越能力试验：基于功率硬件在环测试平台，模拟三相短路、两相短路等对称/不对称故障工况，验证设备的暂态行为是否满足要求；-模式切换与SOC边界测试：在额定运行工况下进行控制模式切换和SOC边界状态模拟，记录有功功率的动态波动范围。检验规则方面，标准将试验类型分为型式试验、出厂试验和现场交接试验三类，各类试验的项目范围、抽样方案和合格判定准则均在标准正文中给出了明确规定。4国际标准对比分析4.1国际相关标准化进展在国际层面，虚拟同步机技术标准尚处于起步探索阶段。国际电工委员会IECSC8A（分布式电力能源系统分技术委员会）于近年成立了专门工作组开展虚拟同步机相关术语和要求的国际标准预研工作。IEEE（电气与电子工程师协会）方面，P2800标准主要针对逆变器资源并网特性提出了包括频率响应在内的通用要求，但尚未针对虚拟同步机的惯量模拟特性给出专门的技术指标。4.2本标准的先进性相较而言，GB/T38983.2-2026在以下方面体现出领先性和创新性：体系架构方面，我国率先建立了“总则+分论”的虚拟同步机标准体系，形成了覆盖通用技术要求与专项应用场景的系统化标准架构，在国际上尚属首创。技术指标方面，标准提出的虚拟惯量时间常数范围、一次调频响应时间、惯量—阻尼协调控制要求以及SOC边界自适应切换策略等关键参数，既具有量化可考核性，又为技术持续发展保留了适当的开放性空间，体现了标准的科学性和前瞻性。试验验证方面，标准将半实物仿真与功率硬件在环测试纳入试验方法，适应了现代电力电子装置测试验证的技术发展趋势，在可操作性与测试准确性之间取得了较好平衡。5主要起草单位简介本标准的编制工作由中国电力企业联合会归口管理，全国电力储能标准化技术委员会组织协调，多家行业核心单位参与起草。以下重点介绍本标准的牵头起草单位——中国电力科学研究院有限公司（CEPRI）。中国电力科学研究院有限公司（以下简称“中国电科院”）成立于1951年，是国家电网有限公司直属的科研机构，也是我国电力行业综合性科研与标准起草的核心力量。建院七十余年来，中国电科院始终站在电力科技发展的最前沿，在电力系统分析与规划、新能源发电与并网、储能技术应用、电力电子技术、电网安全稳定控制等方向积累了深厚的科研底蕴与技术实力。在虚拟同步机技术领域，中国电科院自2013年起率先开展虚拟同步机的基础理论研究和关键技术攻关，先后承担了多项国家重点研发计划项目和国家电网公司重大科技项目，在虚拟同步机的拓扑结构优化、惯量模拟控制策略、多机并联协调运行、电网适应性等方面取得了系统性创新成果。中国电科院自主构建了兆瓦级虚拟同步机动模试验平台和功率硬件在环测试环境，能够对储能虚拟同步机的惯量响应、一次调频、故障穿越等关键技术指标进行精确测试与验证，为本标准技术条款的制定提供了翔实的试验数据与工程实践支撑。除中国电科院外，本标准起草组还汇集了南方电网科学研究院有限责任公司、国网上海能源互联网研究院有限公司、清华大学、华北电力大学、华为数字能源技术有限公司、阳光电源股份有限公司、宁德时代新能源科技股份有限公司、平高集团有限公司等行业内具有代表性的科研院所、高等院校与骨干企业，充分体现了“产学研用”协同制定的标准化工作模式。6标准实施的意义与展望6.1对产业发展的促进作用GB/T38983.2-2026的发布实施将对电力储能及新能源产业产生深远影响：-统一技术标尺：标准的实施为储能虚拟同步机的设计制造、检测认证和并网验收提供了统一、量化、可操作的技术依据，将有效解决此前因标准缺失导致的技术要求不明确、性能指标不可比、市场准入不一致等问题；-提升设备性能与可靠性：设备制造企业将按照标准要求开展产品研发与优化迭代，促使虚拟同步机从“实验室样品”加速走向“工业化产品”，提升工程应用的成熟度；-支撑电网安全稳定运行：电力调度机构可依据标准对储能虚拟同步机的惯量支撑和调频能力进行规范化调度和考核管理，更好地发挥储能在新型电力系统中的安全稳定支撑作用。6.2后续工作展望展望未来，围绕虚拟同步机技术标准化，还有以下重点方向值得持续推进：第一，进一步完善虚拟同步机系列标准，适时启动光伏虚拟同步机、风电虚拟同步机以及虚拟同步机并网性能检测与评估等后续标准的制定工作，最终形成覆盖多应用场景、全产业链的虚拟同步机标准体系。第三，深化国际标准合作，积极将我国在虚拟同步机技术标准化方面取得的成果与经验推向国际，争取在IEC等国际标准化组织中发挥更大影响力，提升我国在全球能源技术治理中的话语权与竞争力。7结论GB/T38983.2-2026《虚拟同步机第2部分：电力储能虚拟同步机》作为我国虚拟同步机系列标准的重要组成部分，其制定与发布填补了电力储能虚拟同步机领域国家标准的空白，具有良好的及时性与必要性。标准依托国内权威科研机构与龙头企业长期积累的技术研究成果和工程实践经验，科学界定了电力储能虚拟同步机的分类体系、功能要求与试验方法，在虚拟惯量、一次调频、惯量—阻尼协调控制、模式切换、故障穿越等关键性能指标方面进行了量化约束与规范化引导。本标准的实施将为储能虚拟同步机的规划设计与设备制造提供技术指引，为