考虑跟网型新能源低电压穿越特性的构网型变流器功能定位与容量优化配置

The paper addresses voltage/synchronization instability risks of grid-following (GFL) renewables under weak grid conditions. It defines the functional role of grid-forming (GFM) converters in AC transmission scenarios—ensuring GFL stability outside LVRT mode—and proposes a capacity and overcurrent capability estimation method based on generalized short-circuit ratio requirements. Case studies validate the approach.

新能源的大量接入使得电力系统的电压支撑强度下降、短路比降低,同时电压灵敏度上升,导致跟网型设备电压和同步失稳风险加剧.构网型变流器具有较强的电压支撑能力,在新能源场站配备一定容量的构网型变流器设备,可以提升系统的电压支撑能力与稳定性.然而,配置构网型变流器是为了应对何种失稳风险尚不明晰,导致实际工程中难以估算所需的构网型变流器容量配比.为此,聚焦新能源基地交流送出场景,从跟网型新能源场站安全稳定运行的核心需求出发,给出了构网型变流器所需的容量配比及过流能力估计值.首先,分析了跟网型设备在低电压穿越模式下的失稳问题及自身控制优化措施,明确了构网型变流器在交流送出场景中的功能定位,即构网型变流器应保障跟网型设备在非低电压穿越模式下的稳定运行;其次,基于规范要求,估算了跟网型新能源场站在电压较低的正常模式所需的最小广义短路比,在此基础上得到了所需的构网型变流器容量及电流过载能力;最后,算例验证了方法的有效性.