随着风电、光伏占比的不断上升,系统惯量以及常规备用调频容量趋于降低,电力系统频率稳定问题凸显.从频率稳定约束的角度,研究了基于频率响应模型的电网新能源承载能力评估方法.首先,建立了含新能源发电等多种频率调节电源的电力系统频率响应模型,并通过电磁暂态仿真验证了模型的有效性.然后,以频率跌落最低值和最大频率变化率为频率稳定约束,提出基于频率响应模型的电网新能源承载能力评估方法.该方法可以根据新能源占比构建系统的频率稳定域,评估系统的新能源承载能力.最后,通过所提方法在系统层面评估考虑频率稳定约束的电网新能源承载能力以及新型频率控制技术对于电力系统频率稳定性的提升作用研究中的应用,验证了方法的有效性与适用性.

随着我国新能源装机规模日益扩大，电网对并网风电机组的性能要求逐渐从被动跟随电网转变为主动支撑电网，由此使得基于虚拟同步控制的电压源型风电机组具有广阔的应用前景。但是，目前对于此类新型风电机组的宽频动态特性的研究尚有不足，鉴于此，该文通过建立电压源型双馈机组的类Phillips-Heffron模型，从电气阻尼的角度研究其由虚拟同步控制环节主导的低频模态的振荡特性及失稳机理，并探究不同控制参数及电网条件对电压源型双馈机组电气阻尼特性的影响。研究结果表明，当系统其他动态部分引入的电气负阻尼大于虚拟同步控制环节固有的正阻尼时，电压源型双馈机组将面临低频振荡失稳的风险。最后讨论了可提高电压源型双馈机组低频段电气阻尼的应对措施，设计了类电力系统静态稳定器（PSS），可有效抑制机组低频振荡问题。研究结果可指导实际工程中电压源型风电机组的控制器方案设计及参数整定优化。

随着风电装机的增加,风电机组在弱电网下的稳定运行面临严峻考验.电压源型风机采用自同步方式运行,因而不受锁相环的影响,并且能够提供频率和电压支撑,更适于在弱电网下运行.为研究基于虚拟同步控制的电压源型直驱风机的并网稳定性,建立了电压源型直驱风机的数学模型及状态空间模型,采用特征模态分析方法,对比了电流源型/电压源型直驱风机的并网稳定性,分析结果表明电压源型直驱风机具有更好的弱电网适应性,但在较高短路比下容易出现低频振荡问题,在此基础上研究了关键参数对于低频模态稳定性的影响.然后进一步研究了电流源型/电压源型直驱风机混合风场的并网稳定性,结果表明:加入电压源型直驱风机可以提高原有电流源型直驱风场在弱电网下的稳定性.最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真验证了特征模态分析结果的正确性.

针对远距离大容量输电系统中出现的多机系统次同步振荡(SSO),分析了利用STATCOM附加电流的抑制策略,采用了模态解耦控制方法,详细介绍了控制器参数整定过程.在此基础上,建立了网络中各元件的端口等效导纳矩阵.采用分散消元的复转矩系数法,可以简化全系统复频域网络方程的生成,便于分析发电机组的等效电气阻尼特性.最后以此方法分析了某实际串补输电系统的SSO特性以及STATCOM对SSO问题的抑制效果.结果表明,该装置能够增加所有不稳定模态的电气阻尼,有效抑制次同步振荡,为系统中存在的多机多模态次同步振荡问题的解决提供了参考.

目前,大规模风电需经过多级升压变并网,并通过长距离输电线路实现电力外送,而由长电气距离造成的电网强度降低会对风电并网系统的稳定性造成威胁.现有对弱电网下双馈风机并网系统的稳定性研究不多,更鲜有考虑频率支撑控制的影响.鉴于此,采用状态空间分析法,研究了弱电网下考虑锁相环与频率支撑控制的双馈风机并网系统的次同步振荡问题.首先,推导了双馈风机并网系统的全维状态空间模型.在此基础上,通过特征模态分析以及参与因子分析,发现双馈风机在弱电网下存在由锁相环主导的次同步振荡威胁.最后,进一步分析了锁相环动态特性、基于锁相环测频的附加频率支撑控制以及频率测量环节的时延对次同步振荡特性的影响,并通过PSCAD/EMTDC 电磁暂态仿真验证了状态空间分析结果的正确性.