电工电能新技术杂志

电工电能新技术杂志2025年第11期

• 高比例可再生能源配电网构网变换器调节能力评估及电能质量提升技术

  张硕1， 邓卫1， 赵振兴1， 李琼林2， 王志凯3， 王冠淇1， 裴玮1

  双碳战略下可再生能源高比例接入配电系统，同时带来电压越限、谐波超标、三相不平衡等电能质量问题。电力电子变换器构网技术使变换器具备主动调节能力，为解决电能质量问题提供了可行技术手段。本文聚焦高比例可再生能源构网变换器的电能质量提升技术及其调节能力评估等相关领域的研究进展。首先，从单体控制策略与集群运行技术两个层次阐述并分析了适用于电能质量提升的构网控制策略。接着，对构网变换器调节能力评估方法进行了阐述，梳理了可再生能源构网的惯量调节等评估方法。进而，归纳并总结了构网型变换器针对不同电能质量问题的解决方案。最后，对高渗透率配电网中构网变换器未来发展方向做出了展望。为高比例可再生能源系统电能质量提升提供理论支撑。

• 低压配电台区多时间尺度电压反馈校正控制研究

  马志杰1， 孙媛媛1， 赵景涛2,3， 郑舒2,3， 温传新2,3， 刘洋4

  针对台区传统电压调控速度慢、效率低的现实难题，提出了以电压越限、波动与不平衡综合治理为目标的多时间尺度电压反馈校正控制及其优化策略。首先建立了基于电压灵敏度的台区可调资源优先级评价机制，对电抗器组、储能以及柔性互联装置的电压灵敏度进行推导分析，并考虑多维权重特征，对可调资源的调节优先级进行综合评价。在此基础上，面向台区关键节点，结合所提多场景设备调节方案，从数据输入、电压预测和指令输出三个模块分析了多时间尺度电压反馈校正控制策略。进一步考虑到测量误差及未知扰动的影响，基于最优预测窗口的设计，提出了相应优化策略。

• 不对称故障工况下构网型变流器多目标优化控制方法

  邵尹池1， 胡演2， 巩宇1， 黄贤淼1， 丁然3， 贾焦心2， 徐越2

  不对称故障中构网型变流器面临暂态稳定与电能质量的矛盾，目前主要采用的基于指令切换的穿越方法难以解决功率二倍频抑制与电流不对称度削弱的问题，为此本文提出了一种多目标优化控制方法。首先，通过分析功率环控制参数改造机制，明确故障下指令与控制量合理设计是平稳穿越的关键；其次，综合修正对称故障下变流器的有功功率指令、电压指令及阻尼参数以提升它的暂态稳定性；然后，分析不对称故障对变流器暂态特性的影响，并基于对称穿越方法，通过检测负序分量额外投入角频率偏差积分反馈实现不对称故障的平滑穿越，同时采用模糊控制选择负序环节的电流指令实现二倍频抑制和电流不对称平衡的多目标策略设计。最后，仿真验证了该方法可提升故障穿越性能和兼顾电能质量的灵活度。

• 适用于构网型柔直换流器的前馈阻尼策略

  颜湘武1， 徐越1， 巩宇2， 邵尹池2， 贾焦心1， 邵晨3

  当前新能源发电系统普遍存在的波动性和低惯量特征导致电力系统频率稳定性下降，目前常用的直流电容惯性同步控制由于缺少阻尼环节在系统扰动的情况下易发生系统振荡。对此，本文提出一种适用于柔直受端构网型换流器的前馈阻尼策略，通过引入受端直流侧电压偏差以及阻尼系数组成前馈阻尼，补偿控制中缺少的阻尼环节；通过对比分析有无阻尼的构网型换流器小信号模型的惯量、同步系数及阻尼环节，证明了该策略能够为系统提供阻尼，前馈阻尼数学模型在物理意义上与同步机一致，弥补了已有研究方法在物理意义可解释性上的不足，便于参数匹配，适用于全频段，提高了模型的适应性。搭建了柔直并网系统仿真模型和实验平台，结果表明所提前馈阻尼控制策略能够在不同扰动情况下有效抑制系统振荡。

• 面向海上油气田电网频率支撑与风电消纳的构网/跟网型储能协同配置方法

  魏澈1， 裴玮2， 邱银锋1， 王璠1， 高璇1， 李鲁阳2， 邓卫2

  为促进海上油气田的低碳转型，利用海洋新能源成为海上油气平台供能的重要发展方向。风力发电因其资源丰富、发电效率高等优点受到广泛关注。但风电的波动性和间歇性易引起系统频率波动，尤其在燃气轮机逐步退出的情况下，海上油气田电网的惯量和频率响应资源减少，大扰动下频率安全问题更加突出。针对高比例风电并入海上油气田电网的频率稳定和风电消纳问题，本文提出了一种构网/跟网型储能协同配置方法。分析了含构网型储能的系统频率响应特性，建立构网型储能、跟网型储能、燃气透平发电机组和风电机组模型，以日均成本最小为目标建立储能协同配置优化模型，考虑系统运行约束和以风电出力波动为扰动功率下的频率约束，采用凸包松弛法实现约束线性化，高效求解得到储能配置方案，并对配置结果开展储能衰减验证。算例分析表明，本文所提方法实现了构网型储能和跟网型储能的协同配置，显著提高了频率稳定性和风能消纳，降低了系统成本。

• 基于博弈论的构网型新能源井场光储间抽系统协同优化方法

  李进雅1， 吉莉2， 周勇1， 马明伟1， 李杨3， 才景皓2， 张明2

  在“双碳”时代背景下，无电网覆盖边远井场存在转抽作业供能困难、碳排超标和源荷失衡等问题，极大地限制了井场节能减排和规模化消纳绿电的进程。为了解决这一问题，本文提出一种基于博弈论的构网型新能源井场光储间抽系统协同优化方法。首先，深入分析了新能源井场的用能场景特殊性，提出了五种适配的清洁供能新模式，并通过层次分析法对供能方式进行优选。其次，设计了一种光储间抽系统匹配容量模型，为“分布式光伏+储能”一体化供电系统设计提供解决方案。然后，构建了一种井场新能源交易费用评价体系，基于此采用主从博弈的能量分配模型，确定最优的能源使用策略。最后，以我国A油田为例，验证了系统匹配容量及能量调度模型的可靠性，为促进石油行业绿色低碳转型提供理论指导。

• 虚拟同步发电机的多参数自适应优化控制策略

  马劭宇1， 夏向阳1， 巩宇2， 赵晓悦1， 李贞容1， 罗贤良1

  传统定值参数的虚拟同步发电机(VSG)控制策略在面对电网频率扰动和有功出力参考值扰动情况时，难以保持长期稳定运行。针对这个问题，本文提出了一种优化VSG多参数的自适应控制策略。该策略通过构建VSG数学模型及其自适应控制模型，采用指数型函数优化VSG的惯量和阻尼系数，并在此基础上引入双曲正弦(tanh)函数优化有功下垂系数控制，将其与角频率振荡过程进行综合考虑，实现了VSG多参数自适应优化控制。最后通过仿真分析与硬件在环仿真(HIL)实验证明本文所提策略能够提高对电网频率的支撑作用，增强系统稳定运行的能力。

• 构网型SVG虚拟阻抗与虚拟导纳控制稳定性异同分析

  张东晖1， 隋岩君2， 胡晓虎1， 王耀函3， 郇政林3， 熊小玲2， 赵成勇2

  针对构网型静止无功发生器(SVG)采用虚拟阻抗与虚拟导纳控制时的异同，基于谐波状态空间方法建立SVG阻抗模型，分析其小信号稳定性，并通过仿真平台完成扫频验证。通过推导内环传递函数分析两种控制的相似等效条件，同时从小信号稳定性方面分析两种控制下构网型SVG的阻抗差异，以及对不同电网强度的适应性。最后，基于稳定性分析结果设计虚拟阻抗和虚拟导纳的取值。基于两种控制的差异，进一步对虚拟阻抗控制进行优化，提高虚拟阻抗控制在强电网下的稳定性。最后，基于RTLAB平台搭建硬件在环实验，验证本文理论分析和优化方法有效性。

• BF型与QJ型瓦斯继电器重瓦斯动作特性比较研究

  张智1,2， 万书亭3， 马金阳3， 张春辉1,2， 易万爽1,2， 龙小波1,2， 田思宇3， 何士贤3

  瓦斯继电器是油浸式变压器重要的非电量保护装置，本文采用实验与仿真方法，深入研究了BF型双浮球瓦斯继电器与QJ型瓦斯继电器重瓦斯动作特性及其差异。首先对两种瓦斯继电器结构和受力进行了对比分析，然后研制瓦斯继电器重瓦斯动作特性实验平台，分别测试分析了在不同故障程度激励下的重瓦斯动作流速、动作压强和重瓦斯动作信号。最后以实验测试流速曲线为边界条件，对两种瓦斯继电器内部流场和挡板动作特性进行数值仿真。研究结果表明：BF型的磁铁-挡板结构相比于QJ型的弹簧-挡板结构，从挡板转动到干簧管磁接点闭合时间更短，有更高的灵敏度，重瓦斯动作对应流速较为稳定，且挡板旋转角速度、角加速度在重瓦斯动作时的峰值更大，具有更高的速动性。

• 考虑频率安全和电池寿命损失的火储系统日前优化调度

  沈玉明1， 王强钢2， 桂旭1， 徐加银1， 王绪利1， 冯沛儒1， 江桂芬1

  随着新能源机组大量接入电力系统，系统惯性水平降低，电网的频率稳定性面临严重挑战，为此本文提出一种考虑火电机组N-1故障下频率安全和储能电池寿命损失抑制的火电厂储能联合发电系统日前调度模型。首先，对于火电厂和储能耦合的联合发电系统，建立了火电厂火电机组N-1故障下频率安全约束。然后，研究了储能电池运行的寿命损失函数，由此建立寿命损失抑制的储能电池运行成本目标函数。随后在其基础上，建立了火电厂储能联合发电系统的日前调度模型，该模型能够在火电机组N-1故障情况下，充分利用储能系统瞬时放电的特性，保证系统频率运行在安全的范围之内，并且使得储能电池的寿命损失百分比比较低。最后，本文对某实际地区的火电厂储能联合发电系统的日前调度模型进行仿真分析，验证了本文所提模型的有效性。