新型电力系统下的构网技术应用北京四方继保自动化股份有限公司刘树2024年10月密级：□核心商密□普通商密□对内公开■对外公开01新型电力系统面临的挑战03保护适应性研究02构网型技术04振荡抑制技术研究目录/CONTENTS北京四方继保自动化股份有限公司BEIJINGSIFANGAUTOMATIONCO.,LTD.□据国家能源局数据统计，2023年我国太阳能发电装机容量约6.1亿干瓦，风电装机容量约4.4亿千瓦，新能源装机容量约占我国电源总容量的36%。□预计2024年底煤电占总装机比重降至37%,2030年我国新能源发电装机规模超过煤电，成为第一大电源；2060年前新能源发电量占比有望超过50%,成为电量主体。4.4亿千瓦6.1亿千瓦发电机主导电力系统换流器主导电力系统火电水电高惯量传统发电机组储能系统低惯量核电新能源光伏发电风力发电新型电力系统是实现能源转型的有效途径，呈现高比例新能源和高比例电力电子设备关键特征。1.1新型电力系统的变化及特征3高比例新能源：风电、光伏等可再生能源出力的波动性、随机性、季节不均衡性，为新型电力系统带来供需平衡问题。应对方案：储能能够起到平滑新能源波动、提高消纳的作用，是建设高比例新能源供给消纳体系、提高电网柔性的关键技术。源网荷储一体化技术通过整合源、网、荷、储四个环节，实现资源高效管理和利用，可提高电力系统的灵活性和可靠性，优化能源供应和需求的平衡。1.2新型电力系统面临挑战4高比例电力电子：高比例新能源变流器、新型储能、柔性直流输电等电力电子技术广泛推广应用，电力系统惯量降低、频率/电压支撑调节能力变差，系统稳定性问题凸显；传统继电保护动作性能受到影响，宽频振荡问题频繁出现，安全运行面临挑战。同步发电机的减少导致机系统惯量降低，事故后频率变化的特性机理也将发生根本性改变，系统频率稳定性下降。新能源并网变流器多以电流源方式运行，机组过载能力较低且缺乏无功支撑性资源，系统电压支撑能力不足。应用构网型电力电子装置提供支撑5挑战二：短路比降低，电压稳定性下降挑战一：惯量降低，频率稳定性下降1.2新型电力系统面临挑战增加电机类调节设备提供支撑应对方案01挑战二：短路比降低，电压稳定性下降新能源并网变流器多以电流源方式运行，机组过载能力较低且缺乏无功支撑性资源，系统电压支撑能力不足。挑战四：宽频振荡问题凸显电力电子设备阻抗特性复杂，大量接入后与交流系统相互耦合影响，导致宽频振荡事件频发。高比例电力电子：高比例新能源变流器、新型储能、柔性直流输电等电力电子技术广泛推广应用，电力系统惯量降低、频率/电压支撑调节能力变差，系统稳定性问题凸显；传统继电保护动作性能受到影响，宽频振荡问题频繁出现，安全运行面临挑战。挑战一：惯量降低，频率稳定性下降同步发电机的减少导致机系统惯量降低，事故后频率变化的特性机理也将发生根本性改变，系统频率稳定性下降。挑战三：故障隔离风险高新型电力系统呈现出弱故障特性，制约了系统故障隔离、恢复能力。1.2新型电力系统面临挑战602构网型技术01新型电力系统面临的挑战03保护适应性研究04振荡抑制技术研究目录/CONTENTS北京四方继保自动化股份有限公司BEIJINGSIFANGAUTOMATIONCO.,LTD.4)基于功能测试定义>以电压源特性运行，能构建并维持输出电压和频率，主动向电网提供支撑，兼具黑启动、自同步、故障穿越等能力的变流器【我国团标和美国规范推荐定义】2)基于时域响应定义根据外部系统事件的时域响应，如有功和无功响应时间，体现构网型控制预期特性的变流器3)基于频域响应定义>小信号阻抗扫描具有特定宽频阻抗特性1)基于控制方式定义采用下垂、虚拟同步机等控制方式的变流器2.1构网型技术构网的定义：四个维度从广义上看，电力电子技术装备能呈现出频率、电压主动调节特性，均具备“构网”潜力!8下垂控制0er00滤波十有功-频率下垂VE滤波—(v)s+K₇K,s+K,UalxPLL/FLLQQKo2010功率同步控制(Powersynchronizationcontrol,PSC)2008虚拟同步发电机(VirtualsynchronousgeneratorofVSYNC)1986负载频率控制(Load-FrequencyControlofBESS)2016虚拟振荡器控制(Virtualoscillatorcontrol,VOC)2020混合同步控制(Hybridsynchro-nizationco...