虛擬同步發電機并網運行適應性分析及探討

葛 俊, 劉 輝, 江 浩, 王曉聲, 孫大衛

(1. 國網冀北電力有限公司, 北京市 100054; 2. 國網冀北電力科學研究院(華北電力科學研究院有限責任公司), 北京市 100045; 3. 風光儲并網運行技術國家電網公司重點實驗室, 北京市 100045)

0 引言

隨著新能源的快速發展,電網中新能源的占比正在逐漸提高。由于目前新能源發電設備通常采用最大功率點跟蹤(maximum power point tracking,MPPT)控制,無法響應系統頻率和電壓的變化。因此,新能源的大量接入會對電網特性產生顯著影響,如系統慣量和阻尼降低、旋轉備用容量減少等,電網的安全穩定運行面臨著嚴峻的技術挑戰。

虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)技術通過對新能源發電設備的控制系統進行改進,可以使新能源發電設備具有與常規同步機組類似的頻率和電壓調節特性,從而解決了高比例新能源接入后電網缺乏支撐能力的問題[1]。

目前學術界已有諸多VSG的相關研究。文獻[2-7]研究了VSG本體的控制模型和控制策略,主要分析了VSG調頻和調壓的機理,以及不同控制參數或電網工況對VSG運行特性的影響。研究結果表明,通過在新能源變流器控制中引入與傳統同步機組勵磁和調速相類似的控制,可使新能源具備與傳統機組類似的調頻和調壓支撐能力。由于控制均在變流器中實現,因此控制參數設置應更為靈活,需要結合新能源設備自身能力和電網需要合理整定控制參數。文獻[8-11]則分別研究了VSG應用于微電網時的控制策略及微電網的調頻、調壓策略。由于微電網中一般需要依靠新能源發電設備自主建立電壓和頻率,因此上述文獻中研究的VSG均采用V/f控制,未研究VSG采用P/Q控制時的運行和控制策略,同時也未涉及VSG并入大電網時的相關技術研究。……