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构网型与跟网型混合直驱风电场并网稳定域分析
Analysis of Grid-Connected Stability Region for Hybrid Direct-Drive Wind Farms with Grid-Forming and Grid-Following Converters
| 作者 | 苟少云郭春义 |
| 期刊 | 电力系统自动化 |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 卷/期 | 第 49 卷 第 2 期 |
| 技术分类 | 风电变流技术 |
| 技术标签 | 构网型GFM 跟网型GFL |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 跟网型风机 构网型风机 混合直驱风电场 稳定域 苟少云 郭春义 电力系统自动化 Automation of Electric Power Systems |
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针对传统跟网型风机在弱交流电网下存在小信号失稳的问题，构网型机组可提升系统稳定裕度，促使混合型风电场发展。本文建立了混合直驱风电场并网系统的数学模型，提出兼顾稳态与小信号稳定性约束的稳定域计算方法，定量评估多维约束下的并网稳定运行域。研究了不同构网型机组占比下短路比的可行范围，并分析风电出力及集电线路长度对稳定域的影响趋势。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提方法的准确性。
传统跟网型(GFL)风机并入弱交流电网时存在小信号失稳风险,而构网型(GFM)机组可在一定程度上提升系统的稳定裕度,这将促使未来出现构网型风机与跟网型风机混合的风电场.然而,跟网型与构网型风机的占比不同时,混合风电场的稳定域如何变化值得深入探索.首先,文中建立了跟网型与构网型混合直驱风电场并网系统的详细数学模型,提出了综合考虑稳态运行约束条件和小信号稳定性约束条件的系统并网稳定域计算方法,定量评估了混合直驱风电场在多维约束下的并网稳定运行域.然后,得到了特定风电场出力下混合直驱风电场在不同GFM风机占比时的电网短路比(SCR)可行范围,并进一步探究了风电场出力及风机至公共连接点(PCC)集电线路长度变化时,混合直驱风电场并网稳定域的变化趋势.最后,通过PSCAD/EMTDC下的电磁暂态仿真,验证了所得混合直驱风电场并网稳定域的准确性.
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SunView 深度解读
该研究对阳光电源的储能变流器和大型光伏逆变器产品线具有重要参考价值。研究成果可直接应用于ST系列储能变流器的构网型控制设计，特别是在弱电网条件下的稳定运行。对SG系列大型光伏逆变器的GFM/GFL混合控制策略优化也有重要指导意义。稳定域分析方法可用于优化PowerTitan储能系统的并网控制参数，提升系统在复杂电网条件下的适应性。这对提高阳光电源产品在弱电网地区的竞争力具有积极作用，也为后续开发更高性能的混合型变流器提供了理论基础。