谷昱君，黄永章，杨 鑫，付文启，赵海森

MGP提升光伏发电系统惯性响应和频率调整能力的研究

谷昱君，黄永章，杨 鑫，付文启，赵海森

（新能源电力系统国家重点实验室（华北电力大学），北京 102206）

新能源通过变流器并网，由于采用电网频率定向和最大功率跟踪控制使其不具备惯性响应和频率调整能力，同步电机对（Motor-generator Pair，MGP）成为解决这一问题的可行方案。本文给出了光伏经MGP并网结构和运动方程，针对负荷变化引起的长时间尺度的电网频率变化分析其惯性响应和参与调频的原理。在此基础上，提出了改进直流电压反馈控制方法，通过在控制环节中引入减载率使得调频范围增加。分别搭建了多机的仿真模型和实验平台，通过与传统火电厂和光伏通过逆变器并网的频率响应对比得出，MGP可以有效提升光伏发电单元的惯性响应和频率调整能力。

光伏发电；同步电机对；惯性响应；频率调整；频率稳定性

0 前言

在全球化石能源供需矛盾日益加深的背景下，各国角力于新能源发电技术的开发与应用。截至2019年上半年，中国风电和光伏的发电量分别达到2145亿kW·h和1067kW·h，同比增长分别为11.5%和30%，弃风、弃光率分别同比下降3%和1.2%[1]。在新能源并网容量持续增加的同时，电力系统的频率稳定性随之下降。这一问题主要归咎于新能源发电单元不具备常规火电机组的惯性响应和频率调整能力[2, 3]。一方面，对于光伏发电系统，由于其内部不含旋转储能设备而不具备惯性。虽然风机叶片和转子具备惯性，但由于新能源并网逆变器以电网频率为参考，风机内储存的动能无法响应电网频率的变化而提供惯性支撑。……