上海交通大学学报 ›› 2026, Vol. 60 ›› Issue (1): 19-31.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2024.142
张宇1, 张琛1(
), 刘辉2, 于思奇2, 吴林林2, 蔡旭1
收稿日期:2024-04-24
修回日期:2024-06-25
接受日期:2024-07-29
出版日期:2026-01-28
发布日期:2025-02-26
通讯作者:
张琛
E-mail:nealbc@sjtu.edu.cn.
作者简介:张 宇(1996—),博士生,从事大规模新能源并网稳定性研究.
基金资助:
ZHANG Yu1, ZHANG Chen1(
), LIU Hui2, YU Siqi2, WU Linlin2, CAI Xu1
Received:2024-04-24
Revised:2024-06-25
Accepted:2024-07-29
Online:2026-01-28
Published:2025-02-26
Contact:
ZHANG Chen
E-mail:nealbc@sjtu.edu.cn.
摘要:
针对新能源机组在弱电网下的有功传输极限问题,当前研究尚未提出能考虑最大稳态运行电流约束、并网点电压幅值范围约束等新能源多电气约束的解析分析方法.首先,基于电气量等值线刻画新能源变换器在多电气约束下的静态电压可行域,推导多电气约束下有功传输极限的解析表达式;其次,分析新能源机组在弱电网中的有功传输受限机理,探讨多种参数及无功-电压控制静态特性对有功传输的影响;再次,针对在弱电网中保证额定范围内送出功率的要求,研究确保变换器正常运行的最小参数需求,推导满足多电气约束的无功-电压下垂系数边界范围;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真软件在电网短路比为1.05的极弱电网下对所提理论方法进行了全面验证.
中图分类号:
张宇, 张琛, 刘辉, 于思奇, 吴林林, 蔡旭. 新能源并网多电气约束有功受限机理与弱电网下满额运行条件[J]. 上海交通大学学报, 2026, 60(1): 19-31.
ZHANG Yu, ZHANG Chen, LIU Hui, YU Siqi, WU Linlin, CAI Xu. Mechanism of Power Transfer Limit Under Multiple Electrical Constraints for Grid-Connected New Energy Units and Full-Power Operation Conditions in Weak Grids[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2026, 60(1): 19-31.
| [1] | 国家能源局. 新型电力系统发展蓝皮书[R]. 北京: 中国电力出版社, 2023. |
| National Energy Administration. Blue book on the development of new power systems[R]. Beijing: China Electric Power Press, 2023. | |
| [2] | 谢小荣, 贺静波, 毛航银, 等. “双高” 电力系统稳定性的新问题及分类探讨[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(2): 461-474. |
| XIE Xiaorong, HE Jingbo, MAO Hangyin, et al. New issues and classification of power system stability with high shares of renewables and power electronics[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(2): 461-474. | |
| [3] | 孙华东, 徐式蕴, 许涛, 等. 新能源多场站短路比定义及指标[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(2): 497-505. |
| SUN Huadong, XU Shiyun, XU Tao, et al. Definition and index of short circuit ratio for multiple renewable energy stations[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(2): 497-505. | |
| [4] |
习工伟, 赵兵, 郑帅飞, 等. 新能源基地经特高压交流送出系统输电能力与提升措施[J]. 电力建设, 2022, 43(7): 131-138.
doi: 10.12204/j.issn.1000-7229.2022.07.015 |
|
XI Gongwei, ZHAO Bing, ZHENG Shuaifei, et al. Transmission capacity and improvement measures of the UHVAC sending system from new energy base[J]. Electric Power Construction, 2022, 43(7): 131-138.
doi: 10.12204/j.issn.1000-7229.2022.07.015 |
|
| [5] | 迟永宁. 大型风电场接入电网的稳定性问题研究[D]. 北京: 中国电力科学研究院, 2006. |
| CHI Yongning. Study on stability of large wind farms connected to power grid[D]. Beijing: China Electric Power Research Institute, 2006. | |
| [6] | 黄云辉, 周翩, 王龙飞. 弱电网下基于矢量控制的并网变换器功率控制稳定性[J]. 电力系统自动化, 2016, 40(14): 93-99. |
| HUANG Yunhui, ZHOU Pian, WANG Longfei. Power control stability in vector control based voltage source converters connected to weak grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(14): 93-99. | |
| [7] | 吴广禄, 周孝信, 李亚楼, 等. 弱交流电网条件下VSC-HVDC改进矢量控制方法[J]. 中国电机工程学报, 2017, 37(16): 4577-4590. |
| WU Guanglu, ZHOU Xiaoxin, LI Yalou, et al. Improved vector control for VSC-HVDC connected to weak AC grids[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(16): 4577-4590. | |
| [8] | 康勇, 林新春, 郑云, 等. 新能源并网变换器单机无穷大系统的静态稳定极限及静态稳定工作区[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(14): 4506-4515. |
| KANG Yong, LIN Xinchun, ZHENG Yun, et al. The static stable-limit and static stable-working zone for single-machine infinite-bus system of renewable-energy grid-connected converter[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(14): 4506-4515. | |
| [9] | 康勇, 林新春, 潘辰, 等. 弱电网下采用SVC与SVG补偿后新能源并网变换器的功率传输特性分析[J]. 中国电机工程学报, 2021, 41(6): 2115-2124. |
| KANG Yong, LIN Xinchun, PAN Chen, et al. Analysis of power transmission characteristics of renewable energy grid-connected converter considering SVC and SVG compensation under weak grid condition[J]. Proceedings of the CSEE, 2021, 41(6): 2115-2124. | |
| [10] | 万易, 王建, 南东亮, 等. 基于变流器并网的新能源外送系统功率传输能力评估[J]. 电网技术, 2024, 48(1): 171-183. |
| WAN Yi, WANG Jian, NAN Dongliang, et al. Power transfer capacity evaluation of renewable energy delivery system based on grid-connected inverter[J]. Power System Technology, 2024, 48(1): 171-183. | |
| [11] | 于彦雪, 胡鹏飞, 陈玉树, 等. 极弱电网下并网逆变器功率传输能力分析及提升方法[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(14): 101-108. |
| YU Yanxue, HU Pengfei, CHEN Yushu, et al. Analysis and improvement method of power transfer capability for grid-connected inverter in ultra-weak grid[J]. Automation of Electric Power Systems, 2022, 46(14): 101-108. | |
| [12] |
GUO X, ZHU D H, ZOU X D, et al. Analysis and enhancement of active power transfer capability for DFIG-based WTs in very weak grid[J]. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 2022, 10(4): 3895-3906.
doi: 10.1109/JESTPE.2021.3089235 URL |
| [13] | 叶伟豪, 郭强, 赵兵, 等. 新能源并网换流器功率控制稳定机理分析及改进控制策略[J]. 高电压技术, 2024, 50(8): 3736-3744. |
| YE Weihao, GUO Qiang, ZHAO Bing, et al. Mechanism analysis and improved strategy of power control stability of renewable energy grid-connected converters[J]. High Voltage Engineering, 2024, 50(8): 3736-3744. | |
| [14] |
ZHANG Z R, XU Z, JIANG W, et al. Operating area for modular multilevel converter based high-voltage direct current systems[J]. IET Renewable Power Generation, 2016, 10(6): 776-787.
doi: 10.1049/rpg2.v10.6 URL |
| [15] |
HAO Q R, LI B W, SUN Y F, et al. Operating region and boundary control of modular multilevel converter station under unbalanced grid conditions[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2020, 35(3): 1146-1157.
doi: 10.1109/TPWRD.61 URL |
| [16] |
王语阳, 张琛, 张宇, 等. 提升弱网有功稳定输出能力的光伏逆变器Q-V下垂系数在线调整方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 845-856.
doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.353 |
| WANG Yuyang, ZHANG Chen, ZHANG Yu, et al. Reactive power-voltage droop gain online tuning method of photovoltaic inverters for improvement of stable output power capability in weak grids[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2025, 59(6): 845-856. | |
| [17] | 中国电力科学研究院有限公司. 风电场接入电力系统技术规定——第1部分.陆上风电:GB/T19963.1—2021[S]. 北京: 中国电力企业联合会, 2021. |
| China Electric Power Research Institute. Technicalspecificationforconnectingwindfarmtopowersystem—Part1.Onshorewindpower:GB/T19963.1—2021[S]. Beijing: China Electricity Council, 2021. | |
| [18] | 张宇, 张琛, 蔡旭, 等. 虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理与改进故障穿越控制研究[J]. 中国电机工程学报, 2024, 44(15): 5996-6009. |
| ZHANG Yu, ZHANG Chen, CAI Xu, et al. Current-constrained transient voltage response analysis and an improved fault-ride through control of the virtual synchronous generator[J]. Proceedings of the CSEE, 2024, 44(15): 5996-6009. |
| [1] | 李湘, 陈思远, 张俊, 柯德平, 高杰迈, 杨欢欢. 基于物理信息嵌入的非固定长度电力系统暂态稳定快速评估[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(7): 962-970. |
| [2] | 高磊, 马骏超, 吕敬, 刘佳宁, 王晨旭, 蔡旭. 基于频域模态法的新能源电力系统振荡稳定性评估[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 821-835. |
| [3] | 张理, 王宝, 贾健雄, 宋竹萌, 叶钰童, 余跃, 林嘉庆, 徐潇源. 微电网功率预测与调度端到端协同优化方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 720-731. |
| [4] | 王语阳, 张琛, 张宇, 王一鸣, 许颇, 蔡旭. 提升弱网有功稳定输出能力的光伏逆变器Q-V下垂系数在线调整方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(6): 845-856. |
| [5] | 司文佳, 陈俊儒, 张成林, 刘牧阳. 直流电压控制对跟网型并网变换器的影响机理[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 313-322. |
| [6] | 刘长玺, 齐国民, 王继成, 李天野, 杨健, 雷霞. 考虑碳排放权交易的两阶段电力现货市场模式设计[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(3): 342-353. |
| [7] | 梁以恒, 杨冬梅, 刘刚, 叶闻杰, 杨翼泽, 钱涛, 胡秦然. 基于功率预测精度提升和市场交易的平抑新能源出力波动策略[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(2): 221-229. |
| [8] | 宗皓翔, 张琛, 鲍颜红, 吴峰, 蔡旭. 跟-构网变换器并网系统的同步视角交互稳定机理分析[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(2): 151-164. |
| [9] | 叶骏, 何一冰, 李先锋, 严国灿, 燕磊. 城市电力系统演化路径的系统动力学建模分析[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(11): 1732-1741. |
| [10] | 刘雁行, 乔如妤, 梁楠, 陈宇, 于凯, 吴汉霄. 基于负荷准线和深度强化学习的含电动汽车集群系统新能源消纳策略[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(10): 1464-1475. |
| [11] | 费壬翔, 徐海亮, 葛平娟, 陈翔宇. 不对称弱电网下双馈风力发电机稳定运行域评估及扩展方法[J]. 上海交通大学学报, 2025, 59(10): 1510-1522. |
| [12] | 徐箭, 余青芳, 廖思阳, 柯德平, 孙元章. 考虑生产安全的工业园区联络线功率平滑策略[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(6): 941-953. |
| [13] | 范宏, 邢梦晴, 王兰坤, 田书欣. 考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(6): 881-892. |
| [14] | 孙毅, 葛明洋, 王献春, 鲍荟谕, 杨泓玥, 姚陶. 考虑补偿激励的电动汽车多区域优化调度策略[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(5): 636-646. |
| [15] | 顾慧杰, 周华锋, 彭超逸, 胡亚平, 赵心怡, 谢俊, 施雄华. 含抽水蓄能电站的高比例新能源发电系统多时间尺度调度模型[J]. 上海交通大学学报, 2024, 58(12): 1957-1967. |
| 阅读次数 | ||||||
|
全文 |
|
|||||
|
摘要 |
|
|||||