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评估跟网型和构网型逆变器资源的等效惯性
Evaluating the Equivalent Inertia of Grid-Following and Grid-Forming Inverter-Based Resources
| 作者 | Zaid Ibn Mahmood · Hantao Cui · Buxin She · Fangxing Li |
| 期刊 | IEEE Transactions on Energy Conversion |
| 出版日期 | 2024年12月 |
| 技术分类 | 电动汽车驱动 |
| 技术标签 | 构网型GFM 跟网型GFL |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 逆变器资源 等效惯性 惯性估计方法 估计指标 频率响应模拟 |
语言:
中文摘要
基于逆变器的电源(IBR)的日益普及正在改变电力系统的动态行为。根据控制类型的不同,即使采用固定的惯性参数,IBR 在发生扰动后也能表现出时变的惯性支撑。本文引入了“等效惯性”的概念,该概念使用一台虚拟同步发电机来匹配响应,以衡量取决于控制的总体惯性支撑。接下来,通过利用母线测量数据构建基于摇摆方程的估计函数,提出了一种惯性估计方法。该方法的一个主要优点是,它无需设备数学模型,即可应用于同步发电机和 IBR。此外,还提出了一种精确估计指标,用于指示何时估计结果准确。首先使用同步发电机对该估计方法进行验证,然后用其来估计跟网型和构网型 IBR 的惯性支撑。最后,通过小型和大型测试系统的频率响应仿真对估计结果进行验证。
English Abstract
The increasing prevalence of inverter-based resources (IBRs) is creating changes in the dynamic behaviors of power systems. Depending on the type of control, IBRs can exhibit time-varying inertial support following disturbances, even when using a fixed inertia parameter. This paper introduces the concept of “equivalent inertia”, which measures the collective inertial support dependent on the controls, using a fictitious synchronous generator to match the response. Next, an inertia estimation method is proposed by constructing a swing equation-based estimation function utilizing bus measurement data. A major advantage of the proposed method is its applicability to synchronous generators and IBRs without requiring device mathematical models. Moreover, an accurate estimation indicator is proposed to indicate when the estimation is accurate. The estimation method is validated using synchronous generators and then used to estimate the inertial support of grid-following and grid-forming IBRs. Finally, the estimations are validated by frequency response simulations using small and large test systems.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项关于逆变器等效惯量评估的研究具有重要的战略价值。随着光伏和储能系统在电网中的渗透率持续攀升,逆变器型资源(IBR)对电网频率稳定性的影响日益凸显。该论文提出的"等效惯量"概念及其估算方法,为我们优化跟网型和构网型逆变器控制策略提供了量化评估工具。
对于阳光电源的产品线而言,这项技术的应用价值体现在多个层面。首先,在光伏逆变器开发中,通过实时评估等效惯量,可以动态调整虚拟惯量参数,使设备在不同工况下提供更精准的频率支撑。其次,在储能系统集成方面,该方法无需详细数学模型即可评估惯量贡献,这对于多厂家设备混合并网的场景尤为实用,有助于提升我们整体解决方案的电网适应性。特别是对于构网型逆变器这一战略产品方向,精确的惯量估算能力将成为产品差异化的核心竞争力。
从技术成熟度角度,该方法基于母线测量数据和摆动方程,理论基础扎实,且已通过不同规模系统的仿真验证,具备较强的工程应用潜力。然而,实际部署仍面临挑战:复杂电网环境下的测量噪声处理、多IBR交互时的惯量解耦、以及实时估算的计算效率等问题需要进一步研究。
建议阳光电源将此技术纳入下一代逆变器控制平台的研发路线图,特别是在iSolarCloud云平台中集成等效惯量监测功能,为电网运营商提供更透明的并网特性数据,这将显著增强我们在高比例新能源并网场景下的技术话语权和市场竞争力。