满足全运行域振荡约束的跟网-构网组合控制及优化配置

刘朋印; 刘辉; 吴林林; 李蕴红; 于思奇; 谢小荣

doi:10.7500/AEPS20231110004

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满足全运行域振荡约束的跟网-构网组合控制及优化配置

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 满足全运行域振荡约束的跟网-构网组合控制及优化配置
- Grid-following and Grid-forming Combined Control and Optimal Configuration to Satisfy Oscillation Constraints Across Whole Operating Region
- 电力系统自动化 2024年48卷第12期页码：139-146
- 作者机构：
  
  1.清华大学电机工程与应用电子技术系,北京市 100084
  2.新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学),北京市 100084
  3.国网冀北电力科学研究院(华北电力科学研究院有限责任公司),北京市 100045
- 作者简介：
  
  刘朋印(1996—)，男，博士研究生，主要研究方向：电力系统稳定性分析与控制。E-mail：pengyin_liu@foxmail.com
  刘辉(1975—)，男，博士，教授级高级工程师，主要研究方向：新能源并网技术。E-mail：liuhtj@163.com
  吴林林(1986—)，男，硕士，高级工程师，主要研究方向：新能源并网技术。E-mail：wulin226@163.com
  谢小荣(1975—)，男，通信作者，博士，教授，主要研究方向：电力系统稳定分析与控制。E-mail：xiexr@tsinghua.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司总部管理科技项目(52010122004Q)
- DOI：10.7500/AEPS20231110004
  中图分类号：
- 收稿：2023-11-10，
  
  修回：2024-01-31，
  
  网络出版：2024-04-28，
  
  纸质出版：2024-06-25
- 稿件说明：
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刘朋印,刘辉,吴林林等.满足全运行域振荡约束的跟网-构网组合控制及优化配置[J].电力系统自动化,2024,48(12):139-146.

LIU Pengyin,LIU Hui,WU Linlin,et al.Grid-following and Grid-forming Combined Control and Optimal Configuration to Satisfy Oscillation Constraints Across Whole Operating Region[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(12):139-146.
刘朋印,刘辉,吴林林等.满足全运行域振荡约束的跟网-构网组合控制及优化配置[J].电力系统自动化,2024,48(12):139-146. DOI： 10.7500/AEPS20231110004.

LIU Pengyin,LIU Hui,WU Linlin,et al.Grid-following and Grid-forming Combined Control and Optimal Configuration to Satisfy Oscillation Constraints Across Whole Operating Region[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(12):139-146. DOI： 10.7500/AEPS20231110004.

摘要

弱电网条件下，跟网型变流器存在宽频振荡风险，而构网型变流器的振荡稳定性相对较好。随着构网型变流器在现场得到逐步应用，有必要研究两类变流器的优化配置问题。首先，提出了两种改善新能源场站弱电网振荡稳定性的跟网-构网变流器组合控制方法；其次，基于阻抗稳定性分析结果，定义了变流器并网系统的振荡安全域，并提出了基于多项式拟合的振荡安全域边界快速求解方法；然后，考虑全运行域振荡稳定约束和经济性约束，提出了跟网-构网变流器容量优化配置方法；最后，通过电磁暂态仿真进行了验证。结果表明，所提多项式拟合方法能够准确、快速地求解振荡安全域边界，所提组合控制和优化配置方法能够确保新能源场站在全运行域下保持振荡稳定。

Abstract

Grid-following (GFL) converters are prone to broadband oscillation instability in weak grids

while grid-forming (GFM) converters can still operate stably in ultra-weak grids. With the gradual application of GFM converters in the field

it is necessary to study the optimal configuration problem of two types of converters. First

to improve the oscillation stability of weak grids in renewable energy stations

two combined control methods for the GFL and GFM converters are proposed. Then

the oscillation security region of the converter grid-connected system is defined based on the impedance stability analysis results

and the polynomial fitting method is used to realize the fast search for the boundary of the oscillation security region. Next

considering the constraints of oscillation stability and economic viability across the whole operating region

an optimal configuration method for the capacity of GFL and GFM converters is proposed. Finally

verification is conducted through electromagnetic transient simulation. The results indicate that the proposed polynomial fitting method can accurately and rapidly search the boundary of the oscillation security region

and the proposed combined control and optimal configuration method can guarantee the oscillation stability in the whole operating region for the renewable energy stations.

关键词

Keywords

references

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