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可靠性与测试
★ 5.0
一种用于含逆变器并网资源电力系统高效仿真的多尺度异构方法
A Heterogeneous Multiscale Method for Efficient Simulation of Power Systems With Inverter-Based Resources
| 作者 | Kaiyang Huang · Min Xiong · Yang Liu · Kai Sun |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Systems |
| 出版日期 | 2025年2月 |
| 技术分类 | 可靠性与测试 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 基于逆变器资源 电力系统 多时间尺度仿真 异构多尺度方法 电磁暂态模型 |
语言:
中文摘要
随着基于逆变器的电源(IBRs)接入电力系统,系统动态特性变得更加复杂,呈现出多时间尺度特征,包括电力电子控制器的电磁暂态(EMT)动态特性和同步发电机的机电动态特性。因此,电力系统模型呈现出高度刚性,这给采用现有专注于单一时间尺度动态特性的方法进行高效仿真带来了挑战。本文提出了一种异构多尺度方法,用于对以电磁暂态模型表示的电力系统进行高效多时间尺度仿真。该新方法在系统的微观电磁暂态模型和自动降阶的宏观模型之间交替运行,并相应地改变步长,从而在保证所关注的快速和慢速动态特性仿真精度的同时实现显著的加速效果。该方法还引入了半解析求解法,以实现更具适应性的变步长机制。本文使用一个两区域系统对该新仿真方法进行了说明,然后在IEEE 39节点系统的详细电磁暂态模型上进行了测试。
English Abstract
As inverter-based resources (IBRs) penetrate power systems, the dynamics become more complex, exhibiting multiple timescales, including electromagnetic transient (EMT) dynamics of power electronic controllers and electromechanical dynamics of synchronous generators. Consequently, the power system model becomes highly stiff, posing a challenge for efficient simulation using existing methods that focus on dynamics within a single timescale. This paper proposes a Heterogeneous Multiscale Method for highly efficient multi-timescale simulation of a power system represented by its EMT model. The new method alternates between the microscopic EMT model of the system and an automatically reduced macroscopic model, varying the step size accordingly to achieve significant acceleration while maintaining accuracy in both fast and slow dynamics of interests. It also incorporates a semi-analytical solution method to enable a more adaptive variable-step mechanism. The new simulation method is illustrated using a two-area system and is then tested on a detailed EMT model of the IEEE 39-bus system.
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SunView 深度解读
该多尺度异构仿真方法对阳光电源高比例IBR系统开发具有重要价值。在PowerTitan储能系统和大型光伏电站并网设计中,可高效仿真ST储能变流器与SG逆变器的EMT快速动态与系统机电暂态的耦合特性,优化GFM/GFL控制参数整定。该方法可显著缩短iSolarCloud平台的系统级仿真时间,支持多机并联、弱电网接入等复杂工况的快速验证。对于三电平拓扑和SiC器件应用的开关暂态与控制响应协同分析尤为适用,可加速新产品研发周期,提升大规模新能源场站的并网稳定性评估效率。