新能源同步机并网系统的阻尼特性

针对高比例新能源电网存在的低惯性和弱阻尼问题,提出新能源通过驱动同步电动机-同步发电机(MGP)后并网的新方式;阐述了MGP系统小干扰稳定的建模方法,通过小干扰模型研究了MGP的阻尼特性,推导了质量块相同的MGP和单个发电机阻尼比的定量关系;在5 kW实验系统中设计了质量块相同的MGP和单个发电机两种工作模式,对比了相同负载扰动下MGP和单个发电机的频率响应曲线,通过拟合小扰动后的频率响应曲线,分别确定了相同质量块的MGP和单个发电机的阻尼比,对比二者的关系验证了理论推导的结果,证明了相同质量块的MGP相比单个发电机能提供更大的阻尼,为提高高比例新能源电网的稳定性提供了新的解决方案。

新能源同步机对新能源多场站短路比的提升作用

短路比作为衡量电力系统静态电压稳定的指标,被广泛应用于高压直流输电和新能源多场站系统的研究中。基于新能源多场站短路比的定义,研究新能源同步机(motor-generator pair,MGP)对新能源多场站短路比的提升作用。首先介绍了MGP系统的基本结构和独特优势,分析了新能源采用MGP并网对系统短路容量的提升作用。然后基于戴维南等值法和支路追加法分别分析了MGP对系统结构和节点阻抗矩阵的影响作用,揭示了MGP对短路比的影响机理,理论推导结果表明MGP能够提升系统的短路比。最后在PSCAD仿真软件中搭建了新能源三场站系统的仿真模型,结合算例的理论计算和仿真结果验证了MGP系统对新能源多场站短路比提升作用,并通过仿真验证了MGP对暂态低电压和暂态过电压的抑制作用。

新能源同步机并网系统惯性特性的理论和实验研究

针对高比例新能源电网存在的惯性降低问题,提出了新能源通过驱动同步电动机-同步发电机(motor-generator pair, MGP)后并网的新方式;详细描述了MGP系统的结构及工作原理,推导了MGP并网系统和同容量的真实火电机组转动惯量的定量关系,得出了在同容量下MGP的转动惯量约为火电机组的66%的结论;建立了5kW的MGP实验系统,并设计了MGP、单个发电机组和同容量的火电机组三种工作模式,在可编程负载中设置相同的负荷扰动,分别测量三种工作模式的频率响应曲线,对比结果说明了相比相同质量块的单个发电机组和相同容量的火电机组,MGP能更好的抑制系统的频率波动,可以为系统提供足够的真实惯性响应,为提高高比例新能源电网的稳定性提供了全新的解决方案。

新能源同步机与调相机在高比例新能源电网中应用的比较

针对高比例新能源电网的电压稳定问题和新能源脱网风险,新能源同步机(Motor Generator Pair,MGP)系统和调相机均能发挥重要作用。为对比二者的动态特性,本文介绍了MGP结构和控制策略,分析了MGP的无功调节原理和机械隔离作用。推导了调相机的动态调节特性及无功调节能力的影响参数。在PSCAD中分别搭建了MGP和调相机接入新能源并网系统的仿真模型,对比了不同故障情况下MGP和参数优化前、后调相机的动态特性,结果表明MGP和调相机都具备抑制电压跌落的能力,而MGP的机械隔离作用可以隔离故障对逆变器和新能源机组的大部分影响,防止新能源大量脱网。

新能源同步机提升电网稳定性的运行特性分析

高比例新能源的接入使得电力系统的惯性降低,抗扰动能力变弱。鉴于同步电机在维持电网稳定中发挥的作用,提出了新能源通过驱动同步电动机-同步发电机对(MGP)后并网的新方式。通过介绍MGP的结构和运行原理,分析了MGP的惯性水平和阻尼特性。阐述了MGP功率反馈控制和电压反馈控制方法,并在5 kW实验系统中进行了验证。最后对MGP在高比例新能源电网中的应用场景及研究思路进行了展望。

光伏电源经新能源同步机并网的仿真研究

针对大规模光伏接入电网带来的稳定性问题,提出光伏电源经新能源同步机MGP并网的解决方法。目前对于MGP的研究仍集中于理论分析与实验室单机模型阶段,尚未得出可用于电磁暂态仿真分析的系统模型。为研究各工况下MGP运行的电磁暂态特性,基于MGP理论研究及同步电机对轴系连接关系,在PSCAD/EMTDC软件中搭建110 kW光伏电源通过MGP并网的仿真模型,分析了新能源侧功率变化与电网侧电压故障对MGP系统稳定性的影响,仿真结果表明MGP在故障工况下具备稳定运行及故障隔离能力,验证了仿真模型的合理性与实用性。

一种新的多馈入交直流受端系统静态电压稳定的评价指标

多馈入受端系统静态电压稳定的研究一般都是建立在多端口戴维南等值模型的基础上,各条直流馈入之间的互阻抗使得已有的多馈入交直流受端系统静态电压稳定评价指标与受端线路电压稳定的对应关系不明确。在多端口戴维南等值模型的基础上对多馈入受端系统节点阻抗矩阵进行对角化,用对角线元素即节点阻抗矩阵的特征值来等效各条直流馈入相对应的交流系统的阻抗值,实现了多馈入系统的解耦,将多馈入直流输电系统等效为多个单馈入系统来研究。在解耦模型的基础上提出了新的多馈入受端系统静态电压稳定评价指标。应用BPA软件进行故障仿真,对两个新评价指标计算值不同的简单三馈入系统进行故障仿真,对比两个三馈入系统故障后的电压稳定性。

光伏经新能源同步机并网小干扰模型及次同步振荡抑制作用

针对光伏并网换流器弱阻尼引发的次同步振荡问题,提出了光伏采用新能源同步机(Motor-Generator Pair,MGP)来抑制振荡的新思路。阐述了MGP的结构和阻尼特性;通过研究光伏与MGP的电气连接关系推导了光伏经MGP并网的小干扰模型;通过特征值分析了换流器电压外环与电流内环控制参数对光伏直接并网和采用MGP并网振荡模态的影响特性,并进行了仿真验证。结果表明:光伏采用MGP并网后系统振荡形式由电力电子器件主导的电磁振荡过渡为同步机主导的机电振荡,MGP可有效提升系统正阻尼且对换流器控制参数的响应更为灵敏,参数同条件调节后,配置MGP的光伏系统可更快速的过渡至稳定区域。