风电场静止同步调相机有功功率-频率支撑能力分析与优化

陈继开; 张嘉扬; 李浩茹; 初壮; 张利伟; 刘鸿鹏

doi:10.7500/AEPS20241106007

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风电场静止同步调相机有功功率-频率支撑能力分析与优化

构网型技术 | 更新时间：2026-02-28

- 风电场静止同步调相机有功功率-频率支撑能力分析与优化
- Analysis and Optimization of Active Power and Frequency Support Capability for Static Self-synchronous Compensator in Wind Farm
- 电力系统自动化 2025年49卷第22期页码：68-78
- 作者机构：
  
  现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市132012
- 作者简介：
  
  陈继开(1977—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：并网变流器建模分析与控制、柔性直流输电技术。E-mail：chenjikai@neepu.edu.cn
  张嘉扬(2000—)，男，博士研究生，主要研究方向：新型电力系统建模控制、新能源并网系统调控技术。E-mail：learner.jy.zhang@outlook.com
  李浩茹(1978—)，女，通信作者，硕士，讲师，主要研究方向：电能质量分析与控制。E-mail：lihaoru@neepu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077030)
- DOI：10.7500/AEPS20241106007
  中图分类号：
- 收稿：2024-11-06，
  
  修回：2025-01-23，
  
  网络首发：2025-04-09，
  
  纸质出版：2025-11-25
- 稿件说明：
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陈继开,张嘉扬,李浩茹等.风电场静止同步调相机有功功率-频率支撑能力分析与优化[J].电力系统自动化,2025,49(22):68-78.

CHEN Jikai,ZHANG Jiayang,LI Haoru,et al.Analysis and Optimization of Active Power and Frequency Support Capability for Static Self-synchronous Compensator in Wind Farm[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):68-78.
陈继开,张嘉扬,李浩茹等.风电场静止同步调相机有功功率-频率支撑能力分析与优化[J].电力系统自动化,2025,49(22):68-78. DOI： 10.7500/AEPS20241106007.

CHEN Jikai,ZHANG Jiayang,LI Haoru,et al.Analysis and Optimization of Active Power and Frequency Support Capability for Static Self-synchronous Compensator in Wind Farm[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(22):68-78. DOI： 10.7500/AEPS20241106007.

摘要

针对风电场区域系统转动惯量不足且快速频率支撑手段缺乏的问题，利用对风电场自备高压直挂式跟网型静止无功发生器的构网型改造，实现对风电场有功功率-频率和无功功率-电压双目标支撑成为一个新的研究热点。首先，文中以配置超级电容的静止同步调相机为研究对象，分析了关键控制和电气参数变化对静止同步调相机功角相空间演化过程的影响。然后，阐明了等效惯量、超级电容容值与有功功率-频率支撑能力三者之间的约束关系。继而，通过分析导致静止同步调相机双目标控制矛盾的本质原因，提出一种基于超级电容荷电状态的有功滞环控制模式切换策略，在保证无功补偿能力的前提下，提升了静止同步调相机有功功率-频率支撑能力。最后，仿真算例验证了理论分析的正确性和所提策略的有效性。

Abstract

Given the insufficient inertia and the lack of fast frequency support measures in wind power regional systems

it has become a new research focus to realize dual target support of active power-frequency and reactive power-voltage for wind farms by using the grid-forming transformation of self-provided high voltage direct-hanging grid-following static var generator in the wind farm. First

taking the static self-synchronous compensator with the supercapacitor as the research object

this paper analyzes the influence of key control and electrical parameter changes on the phase space variation process of the power angle of the static self-synchronous compensator. Then

the constraint relationship among equivalent inertia

supercapacitor capacitance and active power-frequency support capability is clarified. Moreover

by analyzing the essential reasons for the dual-objective control contradiction of the static self-synchronous compensator

a switching strategy for active power hysteresis control modes based on the state of charge of the supercapacitor is proposed

which improves the active power-frequency support capability for the static self-synchronous compensator on the premise of ensuring the reactive power compensation. Finally

simulation cases verify the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the proposed strategy.

关键词

Keywords

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