Coordinated Configuration Strategy of Grid-forming Stations and Synchronous Condensers for Renewable Energy Bases in Gobi Desert and Other Arid Areas

LIN Li; XU Ning; CUI Hao; TANG Chuanwei

doi:10.7500/AEPS20240515013

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Coordinated Configuration Strategy of Grid-forming Stations and Synchronous Condensers for Renewable Energy Bases in Gobi Desert and Other Arid Areas

Special Topic on Stable Operation and DC Transmission Technology for Large-Scale Renewable Energy Bases | 更新时间：2025-06-16

- Coordinated Configuration Strategy of Grid-forming Stations and Synchronous Condensers for Renewable Energy Bases in Gobi Desert and Other Arid Areas
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 7, Pages: 115-125(2025)
- 作者机构：
  
  华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 102206
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2022YFB2402700);State Grid Corporation of China(52272222001J)
- DOI：10.7500/AEPS20240515013
  CLC：
- Received：15 May 2024，
  
  Revised：2024-10-22，
  
  Published Online：26 December 2024，
  
  Published：10 April 2025
- 稿件说明：
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林俐,徐宁,崔灏等.面向沙戈荒新能源基地的构网型场站与同步调相机协调配置策略[J].电力系统自动化,2025,49(7):115-125.

LIN Li,XU Ning,CUI Hao,et al.Coordinated Configuration Strategy of Grid-forming Stations and Synchronous Condensers for Renewable Energy Bases in Gobi Desert and Other Arid Areas[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(7):115-125.
林俐,徐宁,崔灏等.面向沙戈荒新能源基地的构网型场站与同步调相机协调配置策略[J].电力系统自动化,2025,49(7):115-125. DOI： 10.7500/AEPS20240515013.

LIN Li,XU Ning,CUI Hao,et al.Coordinated Configuration Strategy of Grid-forming Stations and Synchronous Condensers for Renewable Energy Bases in Gobi Desert and Other Arid Areas[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(7):115-125. DOI： 10.7500/AEPS20240515013.

摘要

沙戈荒地区新能源基地的开发有力推动了电力系统低碳转型，但由于缺乏就地同步电源，这类基地呈现出低惯量、低短路比的特征。构网型场站与调相机的合理配置能使基地惯量、电压特性得到有效改善，但现有研究往往仅侧重两种特性之一。因此，文中提出了兼顾惯量、电压支撑的构网型场站与同步调相机协调配置策略。首先，分析构网型场站与同步调相机的支撑能力机理及其配置关系；其次，构建基于无功支撑系数的构网型场站改造优先级顺序，依据该顺序确定构网型场站初步配置方案，以满足系统惯量需求；然后，配置同步调相机以满足新能源多场站短路比约束，并计及调相机提供的惯量支撑对初步方案进行修正，实现对构网型场站和同步调相机支撑能力的最大化配置；最后，以中国西北某缺乏同步电源支撑的沙戈荒新能源基地为研究对象进行仿真，验证了所提策略的有效性。

Abstract

The development of renewable energy bases in desert

Gobi and desertification land has given a strong push to the low-carbon transition of power systems. However

due to the lack of synchronous power source on site

these bases are characterized by low inertia and low short-circuit ratio. The reasonable configuration of grid-forming stations and condensers can effectively improve the inertia and voltage characteristics of the bases

but the existing research often focuses on only one of the two characteristics. Therefore

a coordinated configuration strategy of grid-forming stations and synchronous condensers considering both inertia and voltage support is proposed in this paper. First

the supporting capability mechanism of the grid-forming station and the synchronous condenser and the configuration relationship between them are analyzed. Then

based on the reactive power support coefficient

the priority order of grid-forming station reconstruction is built

and the preliminary configuration scheme of the grid-forming station is determined according to the order to meet the system inertia demand. Further

the synchronous condensers are configured to satisfy the constraint of the short-circuit ratio of multiple renewable energy stations

and the preliminary scheme is modified considering the inertia support provided by condensers. The configuration that maximizes the support capability of grid-forming stations and synchronous condensers is achieved eventually. Finally

the effectiveness of the proposed strategy is verified by the simulation with a renewable energy base located in the Gobi Desert and other arid areas in Northwest China which lacks the support of synchronous power source.

关键词

Keywords

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