计及功率振荡的新能源电力系统节点惯量薄弱区域补偿方法

刘雷; 王广华; 梅军; 刁伟业

doi:10.7500/AEPS20250422005

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计及功率振荡的新能源电力系统节点惯量薄弱区域补偿方法

学术研究 | 更新时间：2026-02-28

- 计及功率振荡的新能源电力系统节点惯量薄弱区域补偿方法
- Compensation Method for Weak-inertia Areas of Bus in Power System with Renewable Energy Considering Power Oscillations
- 电力系统自动化 2026年50卷第2期页码：156-164
- 作者机构：
  
  东南大学电气工程学院，江苏省南京市 210018
- 作者简介：
  
  刘雷(1999—)，男，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：电力系统稳定性分析、电力系统惯量评估。E-mail：ll10086699@163.com
  王广华(1996—)，男，博士研究生，主要研究方向：可再生能源电力转换和并网技术、电力系统惯量计算。E-mail：230238807@seu.edu.cn
  梅军(1951—)，男，博士，副教授，主要研究方向：分布式能源的电力转换器、柔性交流输电系统、高压直流输电系统和电能质量控制。E-mail：meijun@seu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(52077037)
- DOI：10.7500/AEPS20250422005
  中图分类号：
- 收稿：2025-04-22，
  
  修回：2025-06-20，
  
  网络首发：2025-08-05，
  
  纸质出版：2026-01-25
- 稿件说明：
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刘雷,王广华,梅军等.计及功率振荡的新能源电力系统节点惯量薄弱区域补偿方法[J].电力系统自动化,2026,50(2):156-164.

LIU Lei,WANG Guanghua,MEI Jun,et al.Compensation Method for Weak-inertia Areas of Bus in Power System with Renewable Energy Considering Power Oscillations[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):156-164.
刘雷,王广华,梅军等.计及功率振荡的新能源电力系统节点惯量薄弱区域补偿方法[J].电力系统自动化,2026,50(2):156-164. DOI： 10.7500/AEPS20250422005.

LIU Lei,WANG Guanghua,MEI Jun,et al.Compensation Method for Weak-inertia Areas of Bus in Power System with Renewable Energy Considering Power Oscillations[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(2):156-164. DOI： 10.7500/AEPS20250422005.

摘要

新能源渗透率的提升加剧了电力系统惯量空间分布的差异，易导致节点频率变化率及最大频差过大等稳定性问题。为此，提出一种计及功率振荡的新能源电力系统节点等效惯量计算及补偿方法。首先，分析新能源电力系统中有效惯量来源，阐明频率时空动态过程中能量交互特点；其次，考虑机组间功率振荡微增量因素，建立分布式节点等效惯量解析模型。在此基础上，提出节点关联度计算方法，利用层次分析法构建节点差异度矩阵，根据节点之间的差异性特征实现集群划分。然后，通过对比权重系数之和，精确定位节点等效惯量薄弱区域最优补偿节点，并确定最低补偿惯量，实现系统规划层面的区域惯量的最优补偿。最后，在改进的IEEE 10机39节点系统中进行仿真验证，仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。

Abstract

The increase in the penetration rate of renewable energy has exacerbated the differences in the spatial distribution of inertia in the power system

and easily leads to the stability issues such as excessive node frequency change rate and maximum frequency difference. Therefore

a method for calculating and compensating the equivalent inertia of nodes in power system with renewable energy

taking into account power oscillations

is proposed. Firstly

the effective inertia source in the power system with renewable energy is analyzed

and the energy interaction characteristics in the frequency spatio-temporal dynamic process are elucidated. Secondly

considering the low increment in power oscillation between units

a distributed node equivalent inertia analytical model is established. On this basis

a method for calculating node correlation degree has been proposed

which utilizes the analytic hierarchy process method to construct a node dissimilarity matrix and implements cluster partitioning based on the differential characteristics between nodes. Then

by comparing the sum of weight coefficients

the optimal compensation node for the weak area of equivalent inertia of the node is accurately located

and the lowest compensation inertia is determined to achieve the optimal compensation of regional inertia at the system planning level. Finally

simulation verification is conducted on the modified IEEE 10-machine 39-bus system

and the simulation results verify the correctness and effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

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