随着风电、光伏等具有随机性和间歇性的可再生能源大量接入电网,采用具有灵活功率吞吐性的储能系统实现电力系统功率平衡成为电网运行和控制的迫切需要和电网可持续发展的重要因素。目前为止,抽水蓄能被认为是大型电网运行控制中唯一具有商业价值的储能方法,常规可变速抽水蓄能系统可实现转速的快速调节,从而调节功率,但仍存在水头/扬程不可调的问题,功率调节范围较小且效率较低。因此,本文借鉴虚拟抽水蓄能中虚拟水头的概念提出一种基于虚拟水头技术的可变速抽水蓄能系统,实现转速和水头/扬程的双重调节,并研究其系统功率调节控制策略,通过仿真验证控制策略的可行性。本文研究了基于虚拟水头技术的可变速抽水蓄能系统的设计、关键设备及运行方式,分析其实现可变速和可变水头技术的机理;基于可逆水泵水轮机的运行特点,建立可变速抽蓄机组发电模式和电动模式下的负荷优化模型;基于系统的特点,提出了适用于基于虚拟水头技术的可变速抽水蓄能系统的功率率由交流励磁调节,转速由可逆水泵水轮机控制,水头由高压缓冲池控制的功率调节控制策略;采用基于SVPWM的磁场定向矢量控制方法,借助MATLAB/SIMULINK平台,搭建了交流励磁电机的仿真模型;基于可变速机组负荷优化流程及交流励磁电机控制策略,根据系统特点确定功率控制策略,对基于虚拟水头技术的可变速抽水蓄能系统功率调节控制进行仿真,仿真结果验证了所提控制策略的可行性。