秦晓辉, 苏丽宁, 迟永宁, 郭 强, 徐希望

(1. 中国电力科学研究院有限公司, 北京市 100192;2. 电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司), 北京市 100192)

0 引言

为满足资源、环境的可持续发展需求,近年来中国大力发展新能源发电,风电、光伏装机容量持续快速增长,部分地区电网新能源出力占比已超过50%[1-3]。风电、光伏并网逆变器本身属于不具备转动惯量的静止元件,无法像同步机一样自发响应频率变化。并且为了最大化利用能源,新能源机组通常采用追踪最大功率的控制方式,不提供有功备用,因此不具备类似同步机在系统频率变化时的一次调频能力。随着新能源渗透率和直流受电比例的不断提高,同步电网的惯量和一次调频的能力不断下降,给系统在大功率缺额冲击下的频率稳定性与恢复能力带来了风险[3-10]。频率问题在受端电网中表现尤为突出,2015年某馈入华东的特高压直流发生双极闭锁,瞬时损失功率5 400 MW,导致系统频率最低跌至49.56 Hz,为近10年来首次跌破49.8 Hz,频率越限时间长达数百秒[3],给新形势下的大电网频率安全问题敲响了警钟。

为应对上述风险,通过在新能源并网控制器中引入模拟同步机转子运动方程和一次调频等环节的设计,使新能源机组具有同步发电机组的惯量、阻尼、调频和调压等并网运行外特性,从而提高新能源高比例接入电网的运行适应性和安全稳定水平。此类控制方法可以统称为“虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)”控制[11-16]。……