【摘 要】
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在“3060”双碳目标的背景下,新能源成为我国能源发展的主流趋势。但是并网风场引发的次/超同步振荡轻则导致风机脱网,重则威胁电网安全稳定运行,已成为制约风机发展的瓶颈。含大规模新能源基地的新疆哈密电网已发生多起次/超同步振荡事故,严重限制了新能源基地的外送能力。为了研究该地区直驱风场引起的次/超同步振荡问题,本文采用小信号分析法,推导了直驱风机网侧换流器对次同步振荡频率分量的响应特性,并探索了直驱
【基金项目】
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国家电网总部科技项目“串联型次同步振荡抑制器关键技术研究（GEIRI-DL-71-18-005）”；
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在“3060”双碳目标的背景下,新能源成为我国能源发展的主流趋势。但是并网风场引发的次/超同步振荡轻则导致风机脱网,重则威胁电网安全稳定运行,已成为制约风机发展的瓶颈。含大规模新能源基地的新疆哈密电网已发生多起次/超同步振荡事故,严重限制了新能源基地的外送能力。为了研究该地区直驱风场引起的次/超同步振荡问题,本文采用小信号分析法,推导了直驱风机网侧换流器对次同步振荡频率分量的响应特性,并探索了直驱风场次/超同步振荡特性与抑制策略。论文的主要内容如下:首先,采用小信号分析法,分别从不考虑锁相环相角扰动和考虑锁相环相角扰动的情况下,推导了直驱风机网侧换流器各控制环节对次同步频率分量的响应特性。分析了（sub-synchronous oscillation,SSO）的影响,通过在直驱风机仿真模型并网点注入特定频率的电流谐波分量,验证了耦合产生的振荡频率与理论分析结果一致。然后,为研究新疆哈密地区直驱风场次/超同步振荡的影响因素和演化特征,基于RTDS实时仿真平台搭建了含直驱风场的新疆区域电网等值模型。验证了等值模型潮流的准确性和复现实际系统次同步振荡现象的可行性。通过改变风场出力、交流系统强弱和内外环PI控制参数分析了哈密电网次/超同步振荡特性,发现增加风机出力、交流网架结构变弱会增大系统次/超同步振荡的风险;相比网侧换流器外环PI参数,内环PI比例参数对直驱风机次/超同步振荡影响更显著。最后,针对直驱风机次/超同步振荡存在多组耦合频率分量的特点,提出了网侧换流器附加自抗扰控制的次/超同步振荡统一抑制策略,并设计了粒子群-差分（particle swarm optimization-differential evolution,PSO-DE）算法对自抗扰控制器参数进行优化整定。仿真验证了附加自抗扰控制器对次/超同步频率分量具有良好的适应性,在振荡发生后能有效抑制次/超同步振荡,PSO-DE参数整定方法可有效改进抑制策略的响应特性。深化直驱风机次/超同步振荡特性及抑制策略研究,将助力风电并网系统的工程应用,推动新能源电力系统建设,加快“碳中和、碳达峰”目标的实现。
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