光伏虛擬同步發電機工程應用效果分析及優化

鞏 宇, 王 陽, 李 智, 史學偉, 宋 鵬, 楊偉新, 韋 徵

(1. 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; 2. 風光儲并網運行技術國家電網公司重點實驗室, 北京市 100045; 3. 國網新源張家口風光儲示范電站有限公司, 河北省張家口市 075000; 4. 南瑞集團(國網電力科學研究院)有限公司, 江蘇省南京市 211106)

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中國光伏發電裝機容量增長迅猛,至2016年累計光伏裝機容量已達77.42 GW,位居世界首位,較2015年增長124%,光伏發電作為未來電力系統的主力電源之一已成為必然。并網光伏發電系統通過逆變器等電力電子裝置與電網相連,雖然暫態響應速度快,但其基本不具備慣性和阻尼,無法支撐電網的一次調頻[1-2]。大規模光伏并網勢必會降低電力系統的慣量和阻尼[3-5],使電網魯棒性變弱[6-8]。虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)技術通過模擬同步機的運行特性,能夠增強系統穩定性,正在成為在光伏高滲透率并網場景下,提升系統穩定運行能力的有效方案之一[9-10]。

目前國內外對光伏虛擬同步發電機(photovoltaic virtual synchronous generator,PV-VSG)的研究主要集中在微電網應用和控制策略方面[11-16]。文獻[11]將基于轉子運動方程的VSG控制策略應用于孤網儲能電壓源型逆變器中,對VSG控制策略的參數整定、零起升壓時間優化、多個子微電網的同期并列裝置優化進行了詳細論述。文獻[12]注意到相比于儲能系統，光伏電源具有時變性和功率有限性,針對單臺PV-VSG運行場景,提出了并網和離網模式下的控制策略,并進行了仿真驗證。文獻[13-14]研究了光伏獨立供電、光伏與水電聯合供電及兩種模式間的無縫切換,通過微電網的實際運行驗證了控制策略的有效性。……