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大容量高压级联储能系统分型融合控制方法

新型电力系统 2024年第2期2卷 116-125页

作者：谢小荣刘树郑通梅红明于华龙王一新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京100084 北京四方继保自动化股份有限公司北京100085

储能的规模化应用为可再生能源高占比的新型电力系统提供重要支撑。高压级联储能系统将电池布置于级联H桥模块直流侧,是提高储能设备单机容量的有效手段。储能变流器控制方式包括跟网型控制和构网型控制两类,其中跟网型控制功率响应快速... 详细信息

储能的规模化应用为可再生能源高占比的新型电力系统提供重要支撑。高压级联储能系统将电池布置于级联H桥模块直流侧,是提高储能设备单机容量的有效手段。储能变流器控制方式包括跟网型控制和构网型控制两类,其中跟网型控制功率响应快速,但在弱网中易振荡失稳;构网型控制具有主动支撑能力,但存在强网适应性问题。该文提出了分型融合控制方法,实现了跟网特性与构网特性的柔性融合和灵活调节,提高了高压级联储能系统的电网强度适应性。通过仿真分析验证了所提控制方法的实用性与有效性。

关键词：新型电力系统高压级联储能跟网型控制构网型控制分型融合

基于多次密度空间聚类算法的多逆变器并网同步稳定物理表征

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南方电网技术 2024年

作者：范宏彭瑞张树卿唐绍普上海电力大学电气工程学院电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学)

新能源电源通过逆变器实现并网，其并网系统的电压幅值、相位、频率等物理量在电磁、机电等多时间尺度均存在强交互耦合，准确把握并网逆变器的同步稳定主导行为特征是目前的热点问题。为此，提出了一种多次密度空间聚类(density-based ... 详细信息

新能源电源通过逆变器实现并网，其并网系统的电压幅值、相位、频率等物理量在电磁、机电等多时间尺度均存在强交互耦合，准确把握并网逆变器的同步稳定主导行为特征是目前的热点问题。为此，提出了一种多次密度空间聚类(density-based spatial clustering of applications with Noise， DBSCAN)算法来分析多逆变器并网系统同步稳定的物理表征。首先建立了跟网型和构网型逆变器并网模型，分析了其同步控制单元的同步特性；其次利用所提算法实现对并网逆变器与公共连接点的相位差、逆变器功角、系统频率等仿真数据的聚类和分类；最后通过仿真分析表明，逆变器并网系统同步稳定特征表现为功角逐步恢复原来运行状态和新稳态，此外，系统同步稳定与频率稳定具有一致性。不同的是，跟网型同步控制单元成功锁相可以表征其系统的同步稳定，而构网型同步控制单元无法表征。

关键词：逆变器跟网型控制构网型控制同步稳定密度空间聚类

跟网-构网光伏与火电打捆经传统直流外送系统次同步扭振机理研究

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中国电机工程学报 2024年

作者：张加卿郭春义新能源电力系统全国重点实验室(华北电力大学)

针对规模化新能源与火电打捆经传统直流外送场景，不同电源出力配比下系统次同步扭振互作用(sub-synchronous torsional interaction， SSTI)阻尼的变化特征尚不明确，且构网型变流器占比对SSTI阻尼特性的影响未知。本文先建立含跟网-... 详细信息

针对规模化新能源与火电打捆经传统直流外送场景，不同电源出力配比下系统次同步扭振互作用(sub-synchronous torsional interaction， SSTI)阻尼的变化特征尚不明确，且构网型变流器占比对SSTI阻尼特性的影响未知。本文先建立含跟网-构网异构变流器的光伏与火电打捆经传统直流外送系统的状态空间模型和运动方程模型，并分解出表征系统SSTI阻尼特性的多条作用路径。然后，在光伏采用纯跟网型变流器情况下，解析光火不同配比下SSTI模式的阻尼变化特征，获得系统稳定传输额定功率所允许的火电最小占比，并辨识出主导SSTI模式阻尼变化的关键路径。进一步，分析构网型光伏占比对SSTI模式阻尼特性的影响，得到低火电占比下维持系统稳定运行所需的最小构网占比，并依据不同作用路径的阻尼变化阐释其影响机理。结果表明，1）新能源占比过高时，跟网型变流器对弱电网的稳定支撑能力不足，导致SSTI阻尼减弱；2）构网型变流器代替跟网型变流器分担更多出力占比时，能够削弱跟网型变流器对电网支撑能力不足的负面影响，即加入构网型变流器可改善系统SSTI阻尼。

关键词：跟网型控制构网型控制 LCC-HVDC 次同步扭振互作用

新能源经柔性直流孤岛送出系统小信号同步稳定机理

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南方电网技术 2024年第7期18卷 3-10,26页

作者：吴应双杨子千刘明顺张野王寅唐王倩云贵州电网有限责任公司贵阳550002 南方电网科学研究院广州510663

为满足绿色低碳发展的需要,我国正大力推进大规模新能源基地的开发,大规模新能源经柔性直流孤岛送出系统受到越来越多的关注。该系统中新能源设备通常采用常见的跟网型控制,为支撑系统稳定运行,柔性直流设备需采用构网型控制。然而目前... 详细信息

为满足绿色低碳发展的需要,我国正大力推进大规模新能源基地的开发,大规模新能源经柔性直流孤岛送出系统受到越来越多的关注。该系统中新能源设备通常采用常见的跟网型控制,为支撑系统稳定运行,柔性直流设备需采用构网型控制。然而目前对于这样一个高比例甚至100%电力电子系统的同步稳定机理尚不完善。针对锁相环和虚拟同步环在系统同步过程中的作用,建立了跟网型新能源和构网型柔性直流设备的同步模型。然后分析了系统小信号稳定性,推导出系统保证稳定的运行区域,分别针对新能源和柔性直流设备提出了存在失稳风险的运行状态。最后在PSCAD仿真中验证所提结论。

关键词：新能源发电柔性直流输电跟网型控制构网型控制小信号同步稳定分析

基于TCN的跟网/构网混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估

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电力科学与技术学报 2024年第4期39卷 169-177页

作者：林涛林政阳李晨李君武汉大学交直流智能配电网湖北省工程技术研究中心湖北武汉430072 武汉大学电气与自动化学院湖北武汉430072

为支撑跟网/构网混合型新能源场站中机组控制方式快速切换,实现可适应电网强度变化的新能源场站安全稳定运行,提出基于时间卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)的跟网/构网混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估... 详细信息

为支撑跟网/构网混合型新能源场站中机组控制方式快速切换,实现可适应电网强度变化的新能源场站安全稳定运行,提出基于时间卷积神经网络(temporal convolutional network,TCN)的跟网/构网混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估方法。首先,构建跟网/构网混合型新能源场站聚合阻抗模型,通过特征值计算得到并网系统小干扰稳定裕度。然后,以并网系统短路比和新能源场站跟网/构网控制方式信息作为输入特征,以并网系统小干扰稳定裕度和阻尼比作为输出特征,训练TCN得到混合型新能源场站并网系统小干扰稳定性快速评估模型。经过训练的模型可根据短路比和跟网/构网混合型新能源场站中各机组的控制方式快速输出对应的小干扰稳定裕度和阻尼比。最后,以一个含10台风电机组的新能源场站为对象进行算例分析。结果表明:所提TCN方法相比于长短期记忆神经网络方法,在小干扰稳定裕度和阻尼比预测上的平均绝对百分比误差分别降低16.76%、14.75%;所提方法的计算耗时相对于特征值计算方法降低98.54%,从而验证所提小干扰稳定性快速评估方法的准确性与时效性。

关键词：新能源场站跟网型控制构网型控制小干扰稳定时间卷积神经网络

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跟网型和构网型变流器动态交互特性分析

智慧电力 2024年第7期52卷 103-110页

作者：阮亮王杨肖先勇王海风徐群伟贾楚蕴四川大学电气工程学院四川成都610065 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014 国网成都供电公司四川成都610095

构网型和跟网型变流器2种控制模式具有显著差异,互联场景下系统的稳定机理尚未得到有效揭示。为此,分析了2种变流器内部控制回路的交互机理,旨在揭示互联系统的动态特性。首先,分析了变流器内部控制回路和外部阻抗特性的关系,将整体阻... 详细信息

构网型和跟网型变流器2种控制模式具有显著差异,互联场景下系统的稳定机理尚未得到有效揭示。为此,分析了2种变流器内部控制回路的交互机理,旨在揭示互联系统的动态特性。首先,分析了变流器内部控制回路和外部阻抗特性的关系,将整体阻抗分解为环路的等效子阻抗。然后,通过灵敏度分析,定位了不同场景下影响系统稳定性的关键控制回路。基于主导回路分析,研究了关键控制回路间的交互机理。最后,通过时域仿真验证了结果的准确性。

关键词：跟网型控制构网型控制互联系统控制回路交互

光储系统电网侧故障下VSC变流器的跟网-构网型控制方法

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广东电力 2023年第12期36卷 47-56页

作者：马覃峰安甦刘明顺李铭谢文譞南方电网贵州电网有限责任公司电力调度控制中心贵州贵阳550002 国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106

在高渗透率的新能源并网系统中,由于光伏发电系统以及负荷的随机波动性,传统的跟网型控制在电网电压下降时往往难以提供足够的动态无功支撑,从而对系统的安全性和稳定性产生严重影响。为此,针对光储系统短路故障下电压源型变流器(voltag... 详细信息

在高渗透率的新能源并网系统中,由于光伏发电系统以及负荷的随机波动性,传统的跟网型控制在电网电压下降时往往难以提供足够的动态无功支撑,从而对系统的安全性和稳定性产生严重影响。为此,针对光储系统短路故障下电压源型变流器(voltage source converter,VSC)跟网、构网及故障期间的电压支撑控制方法进行研究。首先,建立VSC跟网、构网型控制策略的数学模型,分析基于跟网、构网型控制策略的并网控制方法;其次,研究采用2种不同控制策略对公共连接点(point-of-common coupling,PCC)电压的影响,提出基于跟网构网型控制策略的系统控制方案,分析不同控制策略对PCC电压支撑作用的差异;再次,搭建计及光储接入的系统电磁暂态仿真模型,评估光伏逆变器和储能变流器采用3种不同控制方案对系统动态特性的影响;最后,对3种不同控制方案下,系统发生故障后PCC电压支撑程度进行分析,验证了所提出的基于储能变流器构网型及光伏逆变器跟网型一体化控制方法在故障期间具有更好的电压支撑能力。

关键词：光储系统构网型控制跟网型控制短路故障电压支撑

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微电网三电平储能变流器优化控制技术综述

高电压技术 2023年第8期49卷 3137-3147页

作者：周京华李津北方工业大学北京市变频技术工程技术研究中心北京100144

高比例新能源接入导致微电网惯量低、抗干扰能力弱、电压波动性强。储能变流器作为平抑新能源功率波动、支撑电网电压和频率稳定的重要设备,在微电网中的应用越来越广泛。针对微电网储能变流器控制优化技术的发展,文章首先在三电平储能... 详细信息

高比例新能源接入导致微电网惯量低、抗干扰能力弱、电压波动性强。储能变流器作为平抑新能源功率波动、支撑电网电压和频率稳定的重要设备,在微电网中的应用越来越广泛。针对微电网储能变流器控制优化技术的发展,文章首先在三电平储能变流器拓扑方面,聚焦储能变流器自身非线性因素对输出波形的影响,归纳总结输出波形非线性的产生机理及优化策略;在此基础上,深入探讨弱电网下跟网型储能变流器的失稳机理,梳理增强稳定性的优化策略;同时,整理了构网型储能变流器的控制目标及架构,分析总结储能变流器的稳定性问题及控制优化策略;最后,对相关技术的优化方向进行了展望,为微电网三电平储能变流器优化控制提供参考借鉴。

关键词：微电网储能变流器跟网型控制构网型控制优化控制稳定性分析

构网型控制在提升高比例新能源并网系统振荡稳定性中的应用

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南方电网技术 2023年第5期17卷 39-48页

作者：罗澍忻韩应生余浩孙海顺刘瑞宽陈鸿琳左郑敏广东电网有限责任公司电网规划研究中心广州510308 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074

为了研究能够支撑新能源系统稳定运行的构网型与跟网型机组间比例关系,首先以单风场并网系统为例,分析了跟网型和构网型机组的并网动态特性;然后从保持并网风场在低频和次同步频段内振荡稳定性的角度,提出了风场内配置构网型机组容量的... 详细信息

为了研究能够支撑新能源系统稳定运行的构网型与跟网型机组间比例关系,首先以单风场并网系统为例,分析了跟网型和构网型机组的并网动态特性;然后从保持并网风场在低频和次同步频段内振荡稳定性的角度,提出了风场内配置构网型机组容量的计算原则;在此基础上基于三机九节点算例系统,探究了100%新能源构成系统稳定运行的可行性,研究了系统内构网型机组的比例和位置等因素对系统动态特性的影响。研究表明,在风场内配置少量构网型机组即可有效改善弱电网下风场的次同步振荡问题,场内构网型机组的配置容量主要受低频模态稳定性的约束;在100%新能源系统内,构网型控制对远端跟网型机组支撑不足导致的次同步振荡是决定构网型控制需求的关键约束。

关键词：次同步振荡低频振荡构网型控制跟网型控制新能源系统