风电的接入改变了电力系统基本的运行形态,势必影响到电力系统广域动态控制的性能。具体而言,风电输出功率的随机性和波动性、跨区域异地消纳和本区域就地消纳的不同形式、以及自身高度电力电子化的电气结构使得互联电力系统中多模态区间振荡和联网型微电网中联络线功率波动成为当下较为关键的两类动态控制问题。同时,上述动态控制问题已在多个实际电力系统的运行经验与事故中得到印证。因此,从分析风电接入后电力系统动态特性入手,以关键动态控制问题为导向,将电力系统广域控制与先进控制理论相结合,提出更具系统性和针对性的控制策略,是增强含风电电力系统稳定运行能力的主要研究思路。以电源侧和负荷侧设备为控制对象,本文研究了含风电电力系统广域动态控制的关键技术。围绕互联电力系统中多模态区间振荡和联网型微电网中联络线功率波动这两类动态控制问题,本文构建了相应的广域控制框架,并提出了包括双馈风电机组的附加阻尼控制、电压型负荷的鲁棒阻尼控制和联络线功率的负荷侧平抑控制等广域控制策略。最后,以适应风电接入为目标,本文形成了一套完整的电力系统广域动态控制体系,相关研究成果对未来电力系统稳定运行具有一定的指导意义和工程应用价值。本文的主要工作和创新成果如下:(1)提供了含风电电力系统的广域控制设计方法,并总结了其广域动态控制的技术难点。多模态区间振荡具有耦合特性,其稳定与否是由多个区间振荡模态共同决定。为此,充分利用广域控制、协调多个被控设备是应对多模态区间振荡耦合特性的重要方法。在考虑风电接入的背景下,电力系统广域控制设计的通用框架包括五个部分,即控制结构、信号选取、模型降阶、广域时延和源荷侧广域控制器。同时,风电接入后掣肘广域动态控制效果的技术难点是为多模态区间振荡的平衡点敏感性、单个阻尼控制器对多模态的移相特性、多控制器的相位协调性和风电功率波动的时变特性。(2)提出了一种考虑电源侧被控设备动态特性的广域阻尼控制策略,以协调电力系统稳定器(Power System Stabilizers,PSS)和风机附加阻尼控制器。为充分发挥双馈风电机组的阻尼潜力,提出了双通道附加阻尼控制器的结构,同时调制风机输出的有功和无功功率;推导出一种性能指标表达式,用于刻画同步电机和风电机组在阻尼控制过程中的动态特性;进一步,构建以性能指标为目标函数的静态规划模型,协调整定PSS和双通道附加阻尼控制器等结构约束型控制器的参数。最终的控制效果不仅可以实现多模态区间振荡的有效抑制,还能够优化被控设备的动态特性。(3)提出了一种考虑风电接入的负荷侧广域鲁棒阻尼控制策略,以设计面向电压型负荷的阻尼控制器。为揭示电压型负荷对低频振荡的影响机理,推导了电压型负荷所引入的阻尼转矩表达式;构建了以电解铝负荷为控制对象的广域阻尼控制架构,通过连续调节被控负荷的端电压和吸收功率来快速抑制电力系统的多模态区间振荡;为满足风电接入对阻尼控制的鲁棒性要求,提出了一种负荷侧广域阻尼控制器的序列鲁棒设计方法,优化不同整定序列下被控负荷所分配的阻尼任务。(4)提出了一种联网型微电网联络线功率波动控制的广域设计理论,以整定微电网侧电压型负荷的功率控制器。分析了联网型微电网中联络线功率波动与传统互联区域电网的动态特性差异;为应对超短期秒级的风电功率波动,分析了微电网侧负荷功率控制的快速性特点,并构建了以平抑联络线功率波动为目标的广域动态控制架构;针对风电功率波动的时变特性,将线性二次型指标应用于输出调节器理论,并设计相应的广域控制器,从而有效地平抑了联网型微电网中时变的联络线功率波动。