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考虑LCC-HVDC与新能源电站动态交互的暂态过电压分析与抑制
Analysis and Suppression for Temporary Overvoltage Considering Dynamic Interactions Between LCC-HVDC and Renewable Energy Plants
Xinyu Liu · Jierui Huang · Di Zheng · Huanhai Xin 等5人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年2月
暂态过电压（TOV）严重制约可再生能源电力的输送与利用，尤其在采用电网换相换流器高压直流（LCC-HVDC）系统送电时。本文通过划分系统暂态过程阶段，揭示换相失败期间送端系统的TOV机理，并量化重复换相失败下交流电压与直流电流的演化特性。进一步分析新能源电站与LCC-HVDC控制参数对TOV的影响，提出参数协同优化方法以抑制过电压；当系统趋于闭锁时，确定最优闭锁时机以降低闭锁引发的TOV。基于典型算例的电磁暂态仿真验证了所提方法的准确性与有效性。
解读: 该研究对阳光电源大规模新能源并网系统具有重要应用价值。针对LCC-HVDC换相失败引发的暂态过电压问题，可直接应用于PowerTitan储能系统和SG系列光伏逆变器的控制策略优化。研究提出的参数协同优化方法为阳光电源构网型GFM控制技术提供理论支撑，通过优化储能变流器的电压/无功控制参数与HVDC系...
通过逆变器资源的优化协调增强电网小信号稳定性
Enhancing the Small-Signal Stability of Power Grids via Optimally Coordinating Inverter-Based Resources
Hui Yuan · Huanhai Xin · Zhiyi Li · Shiyang Li 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年5月
高比例逆变器型电源（IBRs）接入的现代电力系统常面临由锁相环（PLL）主导的小信号稳定问题，尤其在短路容量较低的电网中更为突出。传统控制器设计改进在某些临界工况下效果有限。为此，本文提出一种满足小信号稳定约束（SSSCs）的IBR有功出力协调优化模型。SSSCs基于反映电网强度的新指标构建，适用于“黑箱”型IBRs。为降低求解复杂度，采用序贯求解策略将原问题分解为一系列子优化问题，并结合动态区域调整与凸松弛方法，确保可行解存在并提升求解效率。最后通过两个测试系统验证了所提方法的有效性。
解读: 该研究针对高比例IBR并网的PLL主导小信号稳定问题，对阳光电源ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器的弱电网适应性提升具有重要价值。所提基于电网强度指标的有功出力协调优化方法，可直接应用于PowerTitan大型储能系统的功率管理策略，通过优化多台储能变流器的出力分配，避免弱电网工况下的振荡风险。...
基于虚拟外部扰动的并网变流器阻抗测量
Virtual External Perturbance-Based Impedance Measurement of Grid-Connected Converter
Quansen Rong · Pengfei Hu · Yanxue Yu · Dong Wang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年8月
并网逆变器（GCC）的阻抗对于可再生能源系统的小信号稳定性分析至关重要。传统上，电力电子装置的阻抗是通过一次侧扰动法进行测量的，该方法需在主电路中接入实际的扰动源，成本高且操作复杂。因此，无需实际扰动源、将扰动注入控制回路的二次侧扰动阻抗测量方法受到了更多关注。本文提出了一种基于虚拟外部扰动的并网逆变器阻抗测量方法，将扰动注入公共连接点（PCC）的电压和电流采样值中。考虑到电网阻抗的影响，建立了并网逆变器的等效计算模型，并可通过并网逆变器的扰动响应来计算其阻抗。此外，比较了一次侧和二次侧扰动法的...
解读: 从阳光电源的业务实践来看，这项虚拟外部扰动阻抗测量技术具有显著的工程应用价值。在大规模光伏电站和储能系统并网运行中，准确获取变流器阻抗特性是保障系统小信号稳定性的关键前提，直接关系到我们产品在弱电网环境下的并网性能和可靠性。 该技术的核心创新在于通过在PCC点的电压电流采样值中注入扰动，实现了无需...
系统强度约束下的构网型储能规划在可再生能源电力系统中的应用
System Strength Constrained Grid-Forming Energy Storage Planning in Renewable Power Systems
Yun Liu · Yue Chen · Huanhai Xin · Jingzhe Tu 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年11月
随着基于逆变器的可再生能源逐步替代同步发电机，现代电力系统的系统强度显著下降，可能引发小信号稳定性问题。构网型换流器储能系统虽在提升系统强度方面具有灵活性和有效性，但其规划阶段的经济性与系统强度支撑能力协同优化仍缺乏研究。本文提出一种考虑系统强度约束的构网型储能优化规划方法，以实现期望的小信号稳定裕度。基于广义短路比框架，量化储能容量与位置对系统强度的影响，并构建含特征值约束的选址定容优化模型。考虑有无候选站点数量限制两种场景，设计基于二次支撑函数的迭代优化算法求解。在改进的IEEE 39节点和...
解读: 该研究对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统的构网型GFM控制技术具有重要应用价值。文中提出的基于广义短路比的储能选址定容优化方法，可直接应用于阳光电源储能系统规划方案设计，通过量化储能容量与位置对系统强度的贡献，优化PowerTitan在弱电网场景下的配置策略。特征值约束的...
一种评估多样化可再生能源发电单元频率支撑能力的统一方法
A Unified Method for Assessing Frequency Support Capability of Diverse Renewable Power Generation Units
Guang Hu · Yongheng Yang · Huanhai Xin · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年7月
可再生能源发电单元（RGUs）的广泛接入削弱了系统的物理惯性，使得机组级频率支撑能力（FSC）与系统级频率稳定性的评估愈发重要。然而，现有方法缺乏统一的FSC评估框架，且制造商对RGU信息的保密加剧了该问题。为此，本文提出一种基于阻抗测量的统一传递函数结构（UTFS）模型及其参数求解方法，可实现机组级FSC与系统级频率稳定性的统一评估。通过频域方法（如xy阻抗测量）获取机组级UTFS，并通过简单聚合得到系统级UTFS。所提框架无需详细模型或事件后数据，利用有效惯性、阻尼和一次调频三个关键指标统一...
解读: 该统一频率支撑能力评估方法对阳光电源储能与光伏产品具有重要应用价值。针对ST系列储能变流器和PowerTitan系统，可基于阻抗测量技术建立标准化FSC评估体系，通过有效惯性、阻尼和一次调频三指标量化虚拟同步机VSG控制效果，优化构网型GFM控制参数整定。对SG系列光伏逆变器，该方法可在不暴露详细控...
惯性和阻尼的逆向分布以抑制电力系统低频振荡
Inverse Distribution of Inertia and Damping for Mitigating Low-Frequency Oscillations in Power Systems
Huisheng Gao · Huanhai Xin · Linbin Huang · Fuyilong Ma 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2025年1月
低惯性换流器接口发电设备（CIGs）的大规模接入降低了电力系统的频率鲁棒性，增加了频率失稳的风险。因此，必须在电力系统中配置额外的（虚拟）惯量和阻尼，以维持和增强频率响应。然而，目前该领域的研究通常依赖复杂的数值算法，导致优化结果难以解释，且仅适用于特定情况。鉴于此，本文建立了一个更具通用性和易理解性的惯量和阻尼配置原则。首先，证明了当额外惯量和阻尼的总量固定时，它们在系统内的分布主要影响母线频率的差异，这种差异表现为发电设备之间的低频振荡（LFOs）。其次，揭示了对于涉及两组相对振荡设备的弱阻...
解读: 该逆向惯性阻尼分布技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。研究提出的弱区域附加阻尼控制与虚拟惯性配置策略，可直接应用于阳光电源构网型GFM控制和虚拟同步机VSG技术优化。通过结合iSolarCloud云平台的广域测量数据，实现储能系统惯性和阻尼参数的自适应...
基于双轴同步电机视角的构网型与跟网型变流器互联小信号同步稳定性分析
Small Signal Synchronization Stability Analysis of Interconnected System Containing Grid-Forming and Grid-Following Converters From the Perspective of Dual-Axis Synchronous Generator
Huanhai Xin · Kehao Zhuang · Pengfei Hu · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2024年11月
随着大规模可再生能源接入电网，构网型（GFM）电压源换流器（VSC）与跟网型（GFL）VSC的互联已成为电力系统的一个显著发展趋势。然而，GFM VSC和GFL VSC在同步机制上存在显著差异，导致互联系统的小信号同步稳定特性尚不明确。为填补这一空白，本文引入同步发电机同时控制dq轴内电势分量的概念以增进物理理解，构建了一种能够统一GFM - VSC和GFL - VSC的等效结构。在数学层面，建立了基于电流源的互联系统同步稳定性分析模型。此外，基于广义奈奎斯特判据，提出了互联系统小信号同步稳定裕...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这篇论文针对构网型（GFM）与跟网型（GFL）变流器互联系统的同步稳定性分析具有重要的工程应用价值。随着我司光伏逆变器和储能系统在大型新能源电站中的广泛部署，GFM与GFL混合组网已成为实际工程的典型场景。该研究通过双轴同步发电机的统一建模视角，为解决两类变流器同步机理差异...
我们需要多少台构网型变流器？——从小信号稳定性和电网强度角度的思考
How Many Grid-Forming Converters Do We Need? A Perspective From Small Signal Stability and Power Grid Strength
Huanhai Xin · Chenxi Liu · Xia Chen · Yuxuan Wang 等6人 · IEEE Transactions on Power Systems · 2024年4月
构网型（GFM）控制因其对电网友好的动态特性，特别是交流侧的“电压源特性”，被认为是将大规模电力电子变流器接入现代电网的一种有前景的解决方案。GFM变流器的电压源特性可为电网提供电压支撑，从而增强电网（电压）强度。然而，跟网型（GFL）变流器也可通过合理调节其无功电流来实现交流电压幅值的恒定控制，这使其也可能表现出类似电压源的特性。目前，GFL和GFM变流器的电压源特性之间的本质区别是什么，以及哪种类型的电压源特性能够增强电网强度，仍不明确。本文将证明，就小信号动态特性而言，只有GFM变流器能提...
解读: 该研究为阳光电源构网型产品配置提供重要理论依据。针对ST系列储能变流器和SG系列光伏逆变器，可优化GFM/GFL混合配置策略：在PowerTitan大型储能系统中，无需全部单元采用GFM控制，通过小信号稳定性分析确定最优GFM渗透率，既保证弱电网支撑能力，又降低控制复杂度和成本。研究提出的电网强度量...
储能装置布点以增强基于变换器的可再生能源系统的小信号稳定性
Placing Storage Energies for Enhancing Small-Signal Stability of Converter-Based-Renewable Systems
Hui Yuan · Yi Hao · Huanhai Xin · Linbin Huang 等6人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年2月
储能（SEs）具有双向功率调节的灵活性，因此它们通过电力电子变换器接入电力系统，以减少基于变换器的可再生能源（CBRs）（如太阳能和风能）带来的功率波动。然而，基于变换器的储能可能会通过电网与基于变换器的可再生能源相互作用，这增加了多基于变换器的可再生能源系统中锁相环（PLL）引起的小信号稳定性分析的复杂性和难度，尤其是在弱电网中。在此背景下，储能的配置方式如何影响锁相环引起的小信号稳定性仍不明确，特别是当储能从电网吸收有功功率时。为填补这一空白，本文从电网强度的角度分析了储能对多变换器系统中锁...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，该论文针对储能系统（SE）在新能源并网系统中的优化配置问题提供了重要的理论指导，对公司储能与光伏协同解决方案具有显著价值。 论文揭示了储能系统在吸收有功功率模式下能够增强电网强度，进而改善锁相环（PLL）引发的小信号稳定性问题。这一发现对阳光电源的光储一体化系统设计具有直...