新型电力系统新能源电力惯量承载极限优化研究

1研究背景及必要性 传统火电为主电网中，常规机组惯性下降导致电力系统转动惯量降低，而可再生能源占比持续下降、电力电子设备接增长，使得新型电力系统面临惯量支撑不足的问题。

2主要研究内容 2.1可再生能源发电惯量模型

• 建立直驱风机和异步电机的有功-频率特性分析模型，推导等效惯量。
• 通过能量等效方法建立光伏发电及电动汽车充电系统的有功-频率特性分析模型，评估等效惯量。

2.2新型电力系统光伏发电惯量承载极限模型

• 分析惯性对电力系统频率稳定的作用，建立光伏并网系统等效惯量模型。
• 推导光伏发电惯量承载极限模型，考虑RoCoF和SSFD约束。

2.3考虑惯量承载极限的光伏电站规划研究

• 研究不同惯量水平同步机对临界光伏渗透率的影响。
• 采用实数编码的遗传算法进行多目标优化，求解临界光伏渗透率和光伏电站配置方案。
• 结果显示，低惯量机组系统临界光伏渗透率显著高于高惯量系统。

2.4考虑惯量频率安全的新型电力系统优化调度

• 建立以系统运行成本与碳处理费用为目标函数的优化调度模型。
• 基于RoCoF与SSFD约束，研究最大风力发电渗透率。
• 结果表明，在惯量频率安全约束下，风电渗透率低于无约束情况。

3存在的问题及后续研究

• 复杂运行模式下可再生能源发电系统的惯量建模问题。
• 风力发电系统等效惯量建模的精准性问题。
• 如何将风力发电系统惯量与控制模式结合到规划问题中。

4课题组主要研究方向

• 新型电力系统电压频空主动支撑、多能耦合协同控制与优化。
• 相关项目包括国家自然科学基金、浙江省领军项目、国网浙江省电大有限公司科技项目等。