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储能系统技术 储能系统 ★ 5.0

电力系统中数据驱动型变流器动态建模应用综述

Applications of Data-Driven Dynamic Modeling of Power Converters in Power Systems: An Overview

作者 Sunil Subedi · Yonghao Gui · Yaosuo Xue
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2025年1月
技术分类 储能系统技术
技术标签 储能系统
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 电力电子变换器 机器学习/人工智能 动态建模 电力系统 应用研究
语言:

中文摘要

基于电力电子变流器(PEC)的资源在电力系统中日益普及,因此迫切需要精确的动态模型来理解其在不同事件和控制策略下的动态特性。不准确的建模可能导致系统不稳定、成本增加和可靠性问题。预计在不久的将来,电力电子变流器的数量将不断增加,详细建模在计算和数学上变得复杂,需要强大的计算能力和特定供应商电力电子变流器的相关知识。为了克服这些挑战,数据驱动的机器学习/人工智能(ML/AI)方法被广泛应用,这些方法可以在有限的知识条件下跟踪处于各种运行模式的电力电子变流器的动态响应。这些模型可应用于保护、稳定性分析、故障诊断、优化、控制与监测以及电能质量等领域。虽然电力系统相关文献经常强调数据驱动建模的优势,但对于与变流器主导电网相关的局限性、挑战和机遇仍缺乏深入研究。本综述旨在全面回顾机器学习/人工智能方法在电力电子变流器中的应用,并探讨其在电力系统中的应用情况。文章介绍了各种类型的电力电子变流器、它们的作用以及建模方法。随后深入概述了机器学习/人工智能如何应用于电力系统中的电力电子变流器。最后,本综述指出了该领域知识的空白,并提出了未来研究的潜在方向。

English Abstract

Power electronic converter (PEC)–based resources are growing ubiquitously in power systems and there is a vital necessity for precise dynamic models to comprehend their dynamics to different events and control strategies. Inaccurate modeling can lead to instability, higher costs, and reliability issues. Anticipating the increase in PECs in the near future, detailed modeling becomes computationally and mathematically complex, requiring extensive computing power and knowledge of vendor-specific PECs. To overcome these challenges, data-driven machine learning/artificial intelligence (ML/AI) approaches are widely used, tracking the dynamic responses of PECs operating in various modes with limited knowledge. These models find applications in protection, stability, fault diagnosis, optimization, control and monitoring, and power quality. While the literature on power systems often emphasizes the advantages of data-driven modeling, an in-depth look at the limitations, challenges, and opportunities related to converter-dominated grids is still lacking. The purpose of this survey is to conduct a comprehensive review of ML/AI methodologies in PECs and investigate their applications in power systems. The article introduces various PEC types, their roles, and modeling approaches. It then provides an in-depth overview of how ML/AI can be applied to PECs in power systems. Finally, the survey highlights gaps in the field's knowledge and suggests potential directions for future research.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇关于电力变换器数据驱动动态建模的综述论文揭示了新能源行业技术演进的关键趋势。随着光伏逆变器、储能变流器等电力电子设备在电网中的渗透率持续攀升,传统基于物理模型的建模方法正面临计算复杂度高、需要详尽厂商参数等瓶颈,这与阳光电源在全球部署的海量设备运维现状高度契合。

论文强调的机器学习/人工智能建模方法对阳光电源具有多维度价值。首先,在产品研发层面,数据驱动模型可显著降低新型逆变器和储能系统的动态特性仿真门槛,加速产品迭代周期。其次,在电网适应性方面,AI模型能够快速预测设备在不同电网工况下的动态响应,这对阳光电源参与复杂电网环境下的新能源并网项目至关重要。第三,在运维优化领域,该技术可赋能故障诊断、保护策略优化和电能质量提升,直接降低阳光电源全球存量设备的运维成本。

技术成熟度方面,虽然数据驱动建模在学术界已有广泛研究,但论文指出在变流器主导电网场景下仍存在知识空白。对阳光电源而言,这既是挑战也是机遇——公司拥有海量实际运行数据和场景积累,具备构建行业领先AI建模能力的独特优势。关键挑战在于数据质量保障、模型泛化能力验证以及与现有控制系统的融合。建议阳光电源将此技术纳入中长期研发规划,优先在储能系统的多场景自适应控制和光储一体化项目的稳定性预测等领域开展应用探索,抢占技术制高点。