电力电子化电力系统的调频挑战与多层级协调控制框架

摘要

电力电子接口装备在源、网、荷的深度应用推进了电力系统的电力电子化进程.净负荷波动增加、同步惯性减小、有功平衡能力削弱,对系统频率稳定的冲击初现端倪.电力电子接口电源的输出功率不响应系统频率变化、输入能量不可控、控制器高度异构,难以纳入传统交流同步系统的有功频率调整框架,而未来的电力系统需要在越来越少同步发电机容量背景下维持有功平衡,问题更加凸显.从电压源型换流器可定制性出发,提出了电力电子化下对电力系统有功频率多层级协调控制的新框架:在接口层面,重建输出功率与系统频率的耦合关系,虚拟同步机的惯性响应与一次调频特性;在单机层面,协调电力电子电源内部储能元件释能和输入能量来提供调频能量,优化虚拟参数实现机网协调,降低频率二次跌落风险;在多机层面,统筹改善频率动态特性的装置和长期频率恢复装置的配合;在系统层面,借助柔性直流输电换流站的下垂策略,重建直流互联的多同步系统间跨区频率支援.