多变流器-大电网次/超同步相互作用及其稳定性研究

With the increasing integration of power electronics in power systems, new type of sub/super-synchronous oscillations resulting from the interaction between multiple converters and large-scale grids are becoming major threats to system safety and a great bottleneck to the accommodation of renewables. ..This project is delicated to the theorectical and technological research on three key technical issues of the problem, i.e., modeling, analysis and control. The innovative contributions are expected to:.1) propose a modeling method combining the frequency-domain impedance network with the time-domain multi-rate electromagnetic transient to describe the sub/super-synchronous interaction between mass heterogeneous converters and large-scale grids accurately and efficiently;.2) establish a stability analysis theory based on frequency-domain aggregated impedance criterion and multi-rate time-domain simulation, so as to realize the quantitative analysis of sub/super-synchronous stability;.3) develop the converter–grid coordinated impedance reshaping and active damping control technologies, to stabilize the new-type sub/super-synchronous oscillations under varying operation conditions and following different (large and small) disturbances;.4) transform the theorectical results to model-identification toolbox, stability-analyisis software as well as controller prototypes, which, after validated through hardware-in-loop tests, will finally promote the solutions of practical problems...This project will fill in the theory blanks in this field and establish systematic methodologies of stability analysis and control. It will offer theoretic basis and key technologies for the stable operation and efficient accommondation of wind and photovoltaic power, and thus has great significance in promoting the successful implementation of China's renewable energy strategy.

在电力系统中电力电子变流器广泛接入的背景下，多变流器—大电网相互作用引发的新型次/超同步振荡，正成为威胁电网安全和制约新能源消纳的重大技术问题。项目围绕其关键的建模、分析与控制三方面科学问题开展研究： 1)提出频域阻抗网络与时域多速率电磁暂态相结合的建模方法，准确刻画大量异构变流器与大电网间的次/超同步相互作用； 2)构建基于频域聚合阻抗判据和多速率时域仿真的分析理论，实现次/超同步稳定性的量化评估； 3)研发变流器-电网协调的阻抗塑形与主动阻尼控制技术，在系统工况和扰动多变条件下高效抑制多模式次/超同步振荡； 4)进一步将理论成果转化为模型辨识工具、稳定分析软件和控制器样机，并采用硬件在环测试验证其有效性，推动解决实际工程问题。项目研究将弥补该领域的理论短板，形成系统性的分析与控制方法，对于保障我国风电、光伏的并网稳定运行与大规模消纳，进而推动可再生能源战略的顺利实施具有重要意义。

在电力电子变流器广泛接入电力系统的背景下，多变流器-大电网相互作用引发的新型次/超同步振荡，正逐渐成为威胁电网安全、制约新能源消纳的重大技术问题。项目围绕其建模、分析与控制三方面开展研究：（1）提出了频域阻抗网络和时域多速率电磁暂态的建模方法，准确刻画了大量异构变流器与大电网间的次/超同步相互作用；（2）构建了基于频域聚合阻抗判据和多速率时域仿真的分析理论，实现了次/超同步稳定性的量化评估；（3）研发了变流器-电网协调的阻抗重塑与主动阻尼控制技术，在系统工况和扰动复杂多变的条件下，实现多模式次/超同步振荡的高效抑制；（4）进一步将理论成果转化为模型辨识工具、稳定分析软件和控制器样机，采用硬件在环测试验证了其有效性，推动解决实际工程问题。.项目执行期间，发表学术论文65篇，其中SCI检索论文37篇，EI检索论文26篇（不含SCI 检索）；完成中文学术专著1本和英文论著中的1章；授权18项中国发明专利、1项美国发明专利，申请19项中国发明专利；部分成果获得中国产学研合作创新成果一等奖、新疆维吾尔自治区科技进步一等奖、中国电力企业联合会电力科技创新一等奖、中国电工技术学会技术发明一等奖等省部级科技进步奖3项、行业协会科技奖励4项；项目负责人谢小荣因在“电力系统振荡的分析与控制”方面的贡献获批2019年度“国家杰出青年科学基金”资助，2020年获台达环境与教育基金会授予的“中达学者”荣誉称号。.本项目研究弥补了次/超同步动态及其稳定性领域的理论短板，形成了系统性的建模、分析与控制方法，对保障我国风电、光伏等新能源并网稳定运行与大规模消纳，推动“双碳”战略目标的顺利实施具有重大意义。