构网型风电并网暂态支撑特性和小扰动稳定性分析与实证国电南瑞科技股份有限公司电气控制分公司/南京南瑞新能源科技有限公司孙素娟2024年10月公众号·电虎圈1电力电子化电力系统及装备专委会学术交流会构网型技术的研发背景同步机/构网型风电并网暂态支撑特性2.1短路故障—次暂态/暂态/稳态电压支撑、功角稳定2.2切机故障—相角/惯性/频率支撑跟网型/构网型风电并网小扰动稳定性分析3.1跟网型风电次同步振荡分析3.2构网型风电低频振荡分析构网型风电测试与特性总结公众号·电虎圈2同步发电机跟网型新能源(风/光)控制方式六@矢|D励磁V控制PPPIIPIEe。PIPIPLL0转矩偏差经运动方程形成频率/相角，电压偏差经励磁环节形成幅值，得到内电势矢量。提取电网的相位、幅值，依据指令快速输出有功和无功。相角/惯性支撑特性转子惯性时间常数Tj=2~10s;电网频率受转子的惯性制约，体现相角支撑、惯性支撑；体现很低的等效惯性时间常数(十毫秒百毫秒级),快速跟随电网频率/相角；电流环、锁相环决定电压支撑特性暂态过程Eq"、Eq'不突变，支撑数倍电流，同时励磁增磁提升内电势；Xd"=0.1~0.25,Xd'=0.14~0.3;暂态过流能力：5-8倍/500ms为限制电流保护IGBT,电压跟随网压，支撑有限无功电流。暂态过流能力：约1.5倍/500ms振荡特性低频、次同步(火电+串补等),受控高频、次超同步-随SCR降低风险增加~NARI国电南瑞科技股份有限公司NARITechnologyDevelopmentCo,Lrd.主要内容NARI国电南瑞科技股份有限公司NARITechnologyDevelopmentCo,Ltd.常规电源/跟网型新能源：T1TU]U1研发背景@励磁E绕组量Ee合成矢量合成简化框图103什么是构网(what)为什么要构网(why)怎样构网(how)1、构建稳定的频率同步机组转子存在惯性，帮助系统维持相角和频率在一定时间尺度内相对固定1、维持全局的频率交流互联电网需要有统一和稳定的频率，才具备有功分配和平衡的前提。系统发生切机等功率不平衡扰动时，由于同步机组转子的惯性，其内电势的角度和频率均不突变，各同步机组瞬间自动分配、支撑不平衡功率，减缓系统频率下降速度，为一次调频赢得时间，帮助系统到达新平衡点，保证了系统频率的稳定。1、提供惯性支撑电力系统发生切机等功率不平衡扰动时，潮流的突变带来系统相角的突变，此时构网型机组由于惯性，内电势角度和频率不能突变，自0+时刻开始快速输出有功，减缓系统频率下降速度。2、构建稳定的电压同步机转子磁链不突变、且励磁快速调节，维持机组内电势幅值在一定范围2、维持局部的电压电网一定区域内需要稳定的电压幅值。电网局部短路时，同步机转子磁链不突变、且励磁增磁，先维持后提高机组内电势幅值，充足的无功电流由电压高点流向低点，减缓了远离故障点、临近同步机区域电压的跌落，每台同步机组如是，缩小了受短路故障影响的电网范围。2、提供短路电流电力系统因短路等带来电压跌落时，系统电压发生突变，此时构网型机组维持内电势幅值、不随网压跌落，自0+时刻开始快速输出大量无功电流(<5p.u.),减缓构网型机组临近区域电压跌落。跟网型新能源当前问题的历史原因：能>波动性、不可存储；源>需要全控型电力电子装备进行变频，灵活捕捉风/光能源；装>早期电力电子装备造价高、新能源占比少，不需要较大裕量提供支撑；备>按满足稳态发电需求选型，暂态过流能力弱(≤1.5p.u.)。控>基于PLL的矢量控制可控度高，可保护器件、实现最优风/光能利用；制>跟随型控制依赖电网强度，阶数高、控制频带宽、几乎不体现惯性；后续暂态支撑部分内容将围绕此表格展开：>在两种系统的大扰动场景(短路/切机)下，同步机如何支撑；>构网型新能源如何借鉴同步机优点，依据自身灵活/快速的特点规避同步机的缺点。参考文献：袁小明《动态过程的幅频调制统一本质与系统稳定问题分类及新能源发电构网能力创新众号·电虎圈秦晓辉《大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析》5伴随新能源占比逐渐提高，在电力系统中由从属角色向主导角色转变：>宽频振荡、调频能力不足、系统惯量降低、暂态过压脱网；NARI国电南瑞科技股份有限公司NARITechnologyDevelopmentCo,Lrd.NARI国电南瑞科技股份有限公司NARITechnologyDevelopmentC...