刘宏伟，谢雅雯，洪 昊，江奕军，王雅新，李宇骏，张建良

（1.国网杭州供电公司，浙江 杭州 310000；2.浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州 310027；3.杭州电力设备制造有限公司，浙江 杭州 310004；4.西安交通大学 电气工程学院，陕西 西安 710049）

0 引言

近年来，可再生能源发展迅速，特别是随着风电高渗透率接入电网，给系统稳定性带来了诸多挑战[1]，[2]。一方面是变速风机中使用的电力电子变换器解耦了风机转速和系统频率之间的关系，无法及时响应系统频率偏差[3]；另一方面，变速风机功率控制中经常采用最大功率跟踪（MPPT）算法，无法预留功率备用量，当风电功率与系统需求不平衡时，将对系统稳定性产生较大的影响[4]。为了将这种影响降到最低，关键是要挖掘并发挥风机的系统惯量支撑能力。

目前，通过变速风机进行系统惯量支撑主要有两种控制模式。第一种是调节风机叶片的桨距角改变风机出力，以预留功率备用来支撑系统频率[5]。这种方案迫使风机偏离MPPT工作点，不可避免地产生风能损失问题。此外，桨距角响应相对较慢，且控制系统的频繁激活也会增加风机的机械应力和疲劳损耗。第二种是通过设计惯量控制器，调节风机转子转速参与系统频率调节[6]～[8]。然而，惯量控制也必然会偏离MPPT运行点，造成风能捕获能力的下降。为了更好地支撑系统频率，同时尽可能减少风能捕获的损失，选取合适的下垂控制系数将是惯量控制的重要工作[9]。

在传统的惯量控制方法中，每台风机被简单地设置为具有相同的下垂控制系数，以平均分担系统功率偏差量。……