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。

MGP与储能联合参与新能源电网调频的研究

随着新能源电网中光伏等间歇性能源的提升,高比例新能源电网低惯量、稳定性差的缺点愈发明显。依据同步电动机-同步发电机对(synchronous motor-generator pair, MGP)可提供较大转动惯量、有利电网稳定的特性;同时考虑间歇性能源最大功率输出时不具备调频能力的特点,提出将储能系统引入到光伏经MGP并网系统中,使光伏参与电网调频的能力可以达到传统火电机组的效果。搭建了含火电机组、光伏发电、储能、MGP及负荷等元件的仿真模型,通过对仿真模型施加扰动来研究MGP与储能联合参与新能源电网的调频能力。结果表明,该方法可以有效地增强系统的频率支撑能力,有利于电网的稳定运行。

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。

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。