“新型电力系统关键技术:高比例电力电子装备电力系统稳定性分析与控制”专辑
发布时间:2024年02月22日        点击数量:1673

特约主编:辛焕海教授

 

浙江大学教授,电气工程学院电机工程学系主任,博士生导师,国家自然科学基金“优秀青年基金”人才计划获得者,2007年获浙江大学电气工程博士学位,其后在浙江大学任教,2014年晋升为教授。兼任IEC SC8A弱同步电网标准工作组成员、电源学会电力电子化电力系统专委会委员、全国短路电流计算标准技术委员会委员、中国电机工程学会新能源专委会委员等。长期从事高比例电力电子装备电力系统稳定性分析与控制领域的研究和教学工作,承担国家自然科学基金重点/集成重大/面上/青年项目共5项。作为技术负责人完成863项目“风光流混合供电集成控制系统”并在舟山摘箬山海岛电网中示范应用;担任国家重点研发计划“可再生能源发电基地直流外送系统的稳定控制技术”项目(基础研究类)的课题负责人。发表高水平论文200余篇,其中ESI高被引论文3篇,是Elsevier 20202022年度高被引学者;获中国科协优秀论文奖1项、IEEE PES General Meeting的最佳论文奖4项、中国电机工程学会优秀论文一等奖2项;省部级科技进步奖2项。

大力发展新能源是我国实现“双碳”目标的重要举措,大量电力电子接入逐渐成为新型电力系统的典型特征。辛焕海教授在“高比例电力电子装备电力系统稳定性分析与控制”领域历经十余年研究,在“稳定机理、系统强度和稳定裕度量化、装备与电网协同控制”等方面取得了诸多成果,主要贡献包括:提出了适用于变流器小干扰同步稳定的广义阻抗判据,初步构建了电力系统稳定机理/判据适用性的分析方法体系,为新型电力系统矢量稳定分析、机理分类和控制设计提供理论支撑;首创基于广义短路比的新型电力系统强度量化理论,初步创建了融合电网强度与装备耐受度的系统强度量化方法体系,为系统电压支撑薄弱点定位、稳定裕度在线分析等提供理论支撑;提出了装备与电网协同的系统强度提升方法,揭示了构网型装备电流限幅诱导的虚拟功角失稳机理,发明了基于构网型储能和新能源、调相机等电网精准补强技术,并参与研制了相应在线分析系统与支撑装备。

“新型电力系统关键技术:高比例电力电子装备电力系统稳定性分析与控制”专辑发布

特约主编寄语

双碳背景下,大力发展以风、光为代表的新能源已成为能源转型的必然选择。截至2022年年底,我国风、光新能源装机容量为7.6×108 kW,已达到发电总装机容量的29.6 %。根据《新型电力系统发展蓝皮书》,从当前至2060年,我国新能源将持续快速发展,逐渐成为装机主体电源乃至发电量结构主体电源。在此背景下,高比例电力电子装备大容量接入逐渐成为新型电力系统的典型特征。新能源发电出力具有强波动性,电力电子装备具有抗扰性和弱支撑性。随着新能源装机和电力电子装备占比不断提高,同步发电机占比减小,低短路比和低惯性的特征凸显,电力系统电压/频率支撑强度和稳定裕度下降,现场稳定问题频发。例如:在我国新疆哈密电网中发生风电场振荡,造成直流配套的同步机脱网;美国德州风电场的次同步振荡事故,造成大量风电异常脱网;锦苏直流闭锁事故暴露出了电力系统转动惯量降低、一次调频不及预期等问题。由于电力电子装备和同步机的运行机理不一致,且对电力电子这种新对象的认知不充分,新型电力系统中存在稳定机理不明、分析方法不佳以及控制技术无效的问题,导致系统的安全运行面临着全新的挑战。

为了进一步对新型电力系统稳定性分析与控制领域开展深入研究,《电力自动化设备》邀请我共同策划组织了新型电力系统关键技术:高比例电力电子装备电力系统稳定性分析与控制专辑。自专辑征稿启事发布后,得到了学术界和工业界的积极响应,共收到百余篇饱含真知灼见的稿件。经编辑部组织专家进行严格评审,最终确定将28篇论文收入本专辑,涵盖了电力电子装备多时间尺度建模和特性分析,高比例电力电子装备电力系统稳定新形态、新机理以及源网协调控制新技术,可再生能源外送系统稳定性分析与控制等方面的内容。

电力电子装备多时间尺度建模和特性分析

华北电力大学贾焦心讲师、颜湘武教授等评述了国内外电力电子并网装备等效惯量评估领域的研究进展和展望;清华大学谢小荣教授等提出了一种基于等值频率响应模型的海上油田群电网风电穿透功率极限分析方法;浙江大学辛焕海教授等提出了一种兼顾频率多模态分量的虚拟同步机惯量与阻尼设计方法;华中科技大学占萌教授等基于分岔理论揭示了构网型变流器并网系统在强/弱电网下稳定性问题间的非线性动力学关系;华北电力大学薛安成教授等深入分析了正阻尼直驱风机限幅环节间歇饱和引起的切换型次/超同步振荡现象;东北电力大学陈继开教授等探索了含静止无功发生器的集群风电场中频谐振机理;合肥工业大学韩平平副教授等对比分析了锁相环同步机制和虚拟同步机制下的双馈风电系统小扰动稳定性及动态特性。

电力电子装备涉网特性优化与源网协调控制技术

湖南大学涂春鸣教授等分析了虚拟同步发电机的暂态功角稳定性,提出了一种考虑故障限流的虚拟同步发电机暂态功角稳定控制方法;浙江大学张哲任副研究员、徐政教授等构建了含跟网型VSC的交流系统暂态稳定解析模型,并提出了一种增强系统暂态稳定性的协调控制策略;河海大学朱瑛副教授、卫志农教授等提出了弱电网下直驱风机网侧换流器的新型三阶锁相环控制结构设计方案,并对锁相环参数进行了多目标优化;上海电力大学李江教授、东北电力大学李军徽教授等引入辅助服务市场机制,提出了基于事件优化理论的“风--荷”联合单元日前最优平抑控制策略;新疆大学何山教授等提出了基于改进转子转速和桨距角协调控制的一次调频策略,实现了对风电机组静调差系数的整定;昆明理工大学刘亚锦讲师、刘志坚教授等提出了一种基于改进型线性自抗扰控制的静止同步串联补偿器,实现了对系统次同步振荡的抑制;国网天津市电力公司电力科学研究院刘华志博士、华北电力大学张祥宇副教授、李永刚教授等提出了基于虚拟轴耦合的虚拟同步发电机混合储能惯量-阻尼协调控制策略。

高比例电力电子装备电力系统稳定形态和稳定机理

河海大学鞠平教授、秦川副教授等从建模、分析和控制3个角度对新型电力系统的频率安全问题进行了综述并提出了展望;四川大学付强副研究员、肖先勇教授等以电池储能并网系统的小干扰稳定性为切入点,综述了电池储能动态特性对交流、直流并网系统稳定性的影响;天津大学李霞林副教授、郭力教授等针对单个弱连接VSC系统在对称故障等大扰动下的锁相环同步暂态稳定性问题展开了综述;沈阳工业大学王海鑫副教授、杨俊友教授等针对高比例新能源电力系统的低频振荡影响因素、振荡机理及其分析与抑制方法的最新研究成果展开综述与展望;重庆大学刘俊良助理研究员、杜雄教授等提出了一种基于距离系数的新能源并网系统稳定性参数灵敏度分析法;四川大学邱晓燕教授、周毅助理研究员等提出了基于混合同步控制的构网型逆变器并网系统小扰动稳定性分析方法;华北电力科学研究院有限责任公司于思奇工程师等阐明了新能源汇集系统短路故障清除后的暂态过电压机理。

可再生能源外送系统稳定性分析与控制

华北电力大学李永刚教授等针对虚拟同步直驱风电场经MMC-HVDC并网的低频振荡特性展开了分析;东北电力大学江守其讲师、李国庆教授、辛业春教授等提出了海上风电与柔直主动支撑系统频率的协调控制策略;南方电网科学研究院有限责任公司蔡海青高工、上海交通大学杨仁炘助理研究员等提出了一种用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制策略;东北电力大学陈厚合教授、姜涛教授、李国庆教授等针对大规模风电经LCC-HVDC送出的送端电网,提出了一种风电与直流频率限制器参与送端电网调频的协同控制策略;四川大学王渝红教授、廖建权副研究员等提出了一种基于频率轨迹规划的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略;东北电力大学李雪教授、姜涛教授等提出了一种混合多端直流电力系统静态电压稳定域边界的快速搜索预测-校正方法;云南电网有限责任公司电网规划研究中心陈义宣高工、浙江大学黄莹教授、徐政教授等提出了一种计及安全稳定约束的多直流送出电网可承受新能源极限渗透率估计方法。

衷心感谢各位专家学者对本专辑的大力支持;感谢《电力自动化设备》编辑部为本专辑的选题、策划、组织和出版所做的大量工作;感谢本专辑的各位评审专家的客观、公正评审。最后,衷心希望高比例电力电子装备电力系统稳定性分析与控制领域的研究能引发学术界与工业界更广泛的关注和讨论。

 

  

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