并网风力发电系统高频振荡分析与阻尼措施研究进展综述
Bo Pang; Qi Si; Pan Jiang; Kai Liao; Xiaojuan Zhu; Jianwei Yang; Zhengyou He
Southwest Jiaotong University, Chengdu, China
B. Pang et al., "Review of the Analysis and Suppression for High-Frequency Oscillations of the Grid-Connected Wind Power Generation System," in CES Transactions on Electrical Machines and Systems, vol. 8, no. 2, pp. 127-142, June 2024, doi: 10.30941/CESTEMS.2024.00025.
内容
本文总结了并网风力发电系统不同场景下高频振荡（High-Frequency Oscillation, HFO）发生的原因，分析了各场景HFO阻尼的重点和难点，并比较了各类HFO阻尼方法的技术性能。
亮点
讨论了风力发电并网系统建模理论，强调了阻抗分析方法的优势。根据HFO的产生机理，将其分为三种场景。根据振荡阻尼措施实施位置也可分为三类。
2.1 高频振荡发生场景
（1）连接到并联补偿弱电网
并联电容是电力系统改善电压质量最常用的无功补偿方法之一。当电网在高频频段表现出显著的电容特性，电网与风电机组之间的高频相互作用可能诱发HFO。
（2）通过交流长电缆接入电网
海上风电或公路风电通过远距离电缆连接电网，交流电缆使网络阻抗在几个频段内具有容性，并且网络阻抗幅值呈现周期性峰值。并网系统控制延迟处理不好时，可能会出现负阻尼，导致振荡发散。
（3）通过高压直流电站与电网相连
高压直流变换器的控制结构、控制方式和控制参数的灵活变化会使其在高频表现出容性甚至负阻尼特性。对于电缆与高压直流控制耦合下的高频阻尼特性，通过降低控制延迟只能消除负阻尼，不能提供进一步的正阻尼。
2.2 振荡抑制措施
结论
本文分析了不同场景下HFO发生机理，总结了诱发因素。澄清了不同类型HFO阻尼策略之间的差异，并根据技术经济特点，分析了其适用场景。本文有助于研究人员和工程师更深入地了解并网风力发电机组的高频振荡现象，从而根据实际情况选择合适的控制策略。
团队介绍
ITEC电网组隶属于西南交通大学交通能源互联网（ITEC）研究团队，团队负责人何正友教授，电网组负责人廖凯教授。ITEC电网组现有教授2人，副教授2人，助理教授2人，博士后1人，博士研究生9人，硕士研究生42人，海外留学生2人。ITEC电网组实验室先后承担了国家重大（重点）项目1项，主持国家自然科学基金项目7项，省部级项目10余项；SCI检索57篇，授权发明专利32件；出版专著1本；团体标准1项；获得省部级一等奖2项、二等奖1项、三等奖1项；团队主要研究方向包括交通能源融合、清洁能源电力系统规划运行一体化、配电网保护与控制、清洁能源电力系统稳定分析与控制等。
作者介绍
庞博（IEEE会员），1994年出生于中国涡阳，分别于2016年和2021年获得浙江大学电气工程专业学士学位和博士学位。 他现任西南交通大学的助理教授。他主要研究方向为非理想电网条件下风力发电系统的电能质量、稳定性及增强运行控制。
斯琪，于2022年毕业于西南交通大学电子信息工程专业，获学士学位。她目前在西南交通大学电气工程学院攻读电气工程硕士学位。 她主要研究方向为新能源并网系统的稳定性分析与控制。
姜攀，于2022年获得西南交通大学电气工程及自动化专业学士学位。他目前在西南交通大学电气工程学院攻读电气工程硕士学位。 他主要研究方向为变流器控制和电力电子化电力系统稳定性分析。
廖凯（IEEE会员），分别于2011年和2016年获得西南交通大学电气工程专业学士学位和博士学位。 此前，他是新加坡南洋理工大学电气与电子工程学院的研究员，现任西南交通大学教授。他主要研究方向为风电系统控制、电力系统稳定性。
朱晓娟（IEEE会员），分别于2015年和2020年获得西南交通大学电气工程专业学士学位和博士学位。 2018年至2019年，她在德国慕尼黑工业大学担任访问博士学者。她目前是西南交通大学博士后研究员。她主要研究方向为光伏并网系统建模与控制、中压直流铁路电气化系统设计。
杨健维（IEEE会员），于2006年和2011年分别获得西南交通大学电气工程专业学士学位和博士学位。她现任西南交通大学电气工程学院教授。她主要研究方向为电力系统信息理论、电力系统故障诊断和故障定位。
何正友（IEEE高级会员），分别于1992年和1995年获得重庆大学工程力学学士和硕士学位，并于2001年获得西南交通大学电气工程学院电气工程博士学位。 他现为西南交通大学电气工程学院教授。他的研究方向包括应用于电力系统的信号处理和信息论，以及小波变换在电力系统中的应用。
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《中国电工技术学会电机与系统学报（英文）》(CES TEMS)是中国电工技术学会和中国科学院电工研究所共同主办、IEEE PELS学会技术支持的英文学术期刊。期刊发表国内外有关高性能电机系统、电机驱动、电力电子、可再生能源系统、电气化交通等研发及应用领域中原创、前沿学术论文。中国工程院院士马伟明担任主编，IEEE的执委Don Tan博士为国际主编。目前已被EI、Scopus、 Inspec、Google scholar、IEEE Xplore、中国科学引文数据库(CSCD) 核心版、DOAJ、CSTPCD、知网、万方、维普等数据库收录。
