提升主动支撑电网能力的构网控制技术

华北电力大学针对“双高”新型电力系统面临的支撑能力不足挑战，研究了构网控制技术。研究发现，高比例新能源和高比例电力电子装备导致变流器缺乏旋转备用容量和转动惯量，系统电压源不足，无法有效支撑电网。新能源装机容量增长迅速，远距离大容量新能源送出工程增加，对电网支撑能力提出更高要求。

构网换流器需考虑电压、电流约束和功率约束，储能构网或系统配储配合构网是最合适的。电压源逆变器采用V/f控制虽简单，但在并离网切换、负载不确定、电网阻抗和故障等情况下易过流跳机。构网变流器的关键问题包括宽范围SCR问题、暂态过流问题和暂态功角同步问题。

小信号稳定性问题方面，基于功率同步的构网换流器存在同步频率振荡风险，可通过共极点相消或陷波器抑制；基于直流电压同步的构流器采用有功前馈策略时也存在同步频率振荡风险，可通过串联低通滤波器增强阻尼。次同步振荡风险方面，基于功率同步的构网换流器引入PLL检测电网频率前馈可能降低系统阻尼，可通过附加阻尼转矩或附加阻尼功率分量提升阻尼。

暂态问题方面，构网变流器存在无功环暂态稳定性问题、功率暂态特性问题、虚拟导的过流保护可靠性和限流特性问题。故障后暂态稳定性研究需考虑故障持续、故障后保持同步和功角自线修改等因素。线性化模型可定性分析，但电网压降较大时需采用非线性化模型。暂态阻尼增加策略可有效提升暂态稳定性。限流环节可能导致暂态失稳，提出的新型构网控制策略及暂态功率优化方案可提升系统暂态稳定性并提供最大暂态电压支撑。虚拟阻抗和线路阻抗的影响分析表明，增大虚拟电阻和线路电阻可提升稳定性裕度。

相关项目包括国家自然科学基金面上项目、联合基金项目、国网北电力有限公司电力科学研究院项目和国网总部科技项目等。相关成果包括多篇SCI论文和已录用论文，涉及同步频率谐振抑制、低频稳定性增强、虚拟阻抗影响等方面。