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“新型电力系统构网控制性能评估与提升”专题
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构网型技术发展现状与前景
2025,8(4): 399-415 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20250295
构网型技术能够使新能源、储能等电力电子设备在稳态、暂态等全工况下表现出受控电压源特性，使其具备电压及频率支撑能力，是适应未来更高比例新能源接入，推动构建新型电力系统的关键技术之一。为促进构网型技术的发展和应用，综述了构网型技术的研究进展和未来方向。一是从定义内涵的角度梳理了构网型技术相关概念的发展历程、主流控制策略和应用载体；二是对比了国内外相关的技术规范与标准，探讨了构网型设备的基本涉网特性要求；三是分析了构网型技术在多机系统稳定性分析、跟/构网设备容量配比及协同运行、复杂系统电磁暂态仿真等方面面临的挑战，指出了需要深化研究的方向；四是根据不同的系统需求与技术应用定位，对未来构网型技术应用的典型场景进行了分析和展望。
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新型电力系统构网控制性能评估与提升
2025,8(4): 416-417 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.2025.04.002
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多应用场景下构网型变流器的输出特性及其等价性分析
2025,8(4): 418-430 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20250152
全球环境问题和化石能源枯竭问题日益受到关注，具有高渗透率可再生能源的新型电力系统技术正在迅速发展。然而，与传统同步机不同，传统的跟网型电力电子变流器无法为系统提供电压和频率支持，从而增加了系统不稳定的风险。为了解决这一问题，构网型变流器被提出。构网型控制方法通过设计功率同步控制律来自主支撑变流器端口电压。基于这一概念，构网型变流器已经成功应用于微电网系统。但随着能源转型的不断推进，部分微网内构网控制技术的简化条件不再适用，面对更多复杂应用场景的构网型变流器输出特性亟需分析和总结。为此，总结并分析了典型构网型变流器的小信号模型以及在复杂应用场景下的输出特性，并分析了不同的典型构网型控制方法间的等效条件。同时，针对含有构网型变流器系统的稳定性问题，首次系统地分析了构网型变流器“虚拟阻尼”“阻尼”和“阻抗”对稳定性的影响。
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电压控制对构网型双馈风机机电时间尺度动态影响建模与机制分析
2025,8(4): 431-444 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20240464
研究了电磁时间尺度电压控制对构网型双馈风机机电时间尺度动态的跨时间尺度影响规律和影响机制。以采用电压电流双环虚拟同步控制策略的双馈风机为研究对象，首先使用模态分析法发掘了系统的主导机电时间尺度模式，发现了电磁时间尺度电压控制对机电时间尺度模式的跨时间尺度影响现象和影响规律。其次建立了研究对象的“激励-响应”模型及其线性化模型，对构网型风机设备特征和电压控制参与系统机电时间尺度动态的作用路径进行了分析。然后使用阻尼转矩分析法对上述模态分析跨时间尺度现象及规律进行了机理解释。最后在MATLAB/Simulink上搭建了电磁暂态仿真模型，仿真结果验证了模态分析和阻尼转矩分析的正确性，并且多机两区域的电磁暂态仿真结果表明研究结论可以拓展到实际多机复杂电网场景。
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构网型-跟网型混合多变流器系统小干扰稳定分析与参数优化研究
2025,8(4): 445-455 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20250071
伴随新能源渗透率的提升，电力系统动态特性日益复杂。针对多变流器并网系统这种复杂系统的稳定性分析与优化研究，传统建模分析方法依赖于特定工作平衡点，工况变化时需重复计算分析，凭奈奎斯特稳定判据，仅能提供单次定性分析结果。同时，作为稳定性分析的前提，系统建模难以兼顾精度与效率，而等值聚合模型难以评估并准确识别每个变流器对系统稳定性的具体影响。为此，提出了一种基于保留变流器并网端口节点的系统模型，整个建模与分析过程均位于离散域框架中，通过计算系统模态并进行灵敏度量化分析，可为稳定性优化方案的设计提供直观的参考依据。搭建了多机并网系统算例测试，验证结果表明，该方法能够准确识别系统主导模态，为系统的稳定性优化提供了有力的支持。同时，该方法在多变流器并网系统的稳定性分析与优化中具有良好的应用前景。
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含虚拟阻抗限流构网设备的新能源多馈入系统过电压分析与评估
2025,8(4): 456-468 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20250010
交流故障恢复期间，新能源无功控制延时可能导致系统发生严重的暂时过电压问题，对系统安全稳定运行构成威胁。构网型设备具备自行组网运行能力，能够对系统提供电压支撑，将有助于平抑系统电压波动。为此，针对含构网设备的新能源多馈入系统，首先分析了新能源控制延时引发过电压的机理及构网设备对过电压的影响。其次，基于新能源机组、含虚拟阻抗限流的构网设备故障响应特性，建立了等效模型，提出了多馈入场景下的暂时过电压量化及风险评估方法。之后，基于新能源、构网设备混联的两馈入系统，分析了构网设备容量、过流能力对暂时过电压的影响。最后，通过电磁暂态仿真实验对上述方法的有效性进行了验证。
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新疆电网220 kV风电汇集站构网型SVG人工三相短路试验分析
2025,8(4): 469-477 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20240500
随着新能源占比的大幅提升以及发、输、用电各环节电力电子设备所占比重的不断提高，高比例新能源电网由于缺乏传统常规同步发电机等主动支撑型电压源，系统短路容量、转动惯量下降，频率、电压稳定问题频发，电网稳定性问题日益凸显。对此，重点围绕构网型静止无功发生器（static var generator，SVG）进行研究。在构网型SVG仿真分析的基础上，开展新疆电网220 kV风电汇集站构网型SVG人工三相短路试验，系统性地验证了构网型SVG的同步电压支撑、暂态瞬时响应、3倍10 s的过载能力，并总结了计算值与实测值存在误差的影响因素。试验达到了预期的目的和效果，试验表明，构网SVG在短路故障期间，能保持一定的构网特性，具有良好的系统支撑能力。
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基于网侧电压投影的构网型变流器预同步过程相位跃变抑制策略研究
2025,8(4): 478-488 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20250168
构网型变流器的传统预同步方法需引入额外锁相环对电网电压锁相并与自身相位做差，可能产生相位偏差跃变问题导致预同步失败。通过提出一种基于网侧电压投影的预同步方法，将网侧电压在构网型逆变器自身坐标系下做Park变换得到网侧电压的投影，利用该网侧电压投影反映相位差信息进行预同步控制。所提方法相较于传统预同步方法不需要相位做差运算，因此可有效避免相位跃变问题，且无需额外锁相环。建立了基于所提网侧电压投影的预同步控制的小信号模型，并结合阻尼比与超调约束给出了参数选取方法。最后基于10 kW硬件在环实验平台验证了所提控制策略的有效性。
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张北柔直工程近工频次同步振荡机理及振荡抑制策略
2025,8(4): 489-496 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20240234
由风电场和柔性直流输电系统组成的高比例电力电子系统具有振荡风险，张北柔直工程在初期投运阶段发生了数次40~50 Hz近工频次同步振荡现象。基于阻抗分析法，分析风电场和柔直在近工频次同步频段的阻抗特性，确定了振荡来源于风电的“感性负阻”特性与柔直的“容性正阻”特性的相互作用。将电压单环控制策略应用于柔直系统，削弱次同步频段的容性特性，增大相位裕度以抑制近工频次同步振荡。最后，基于张北柔直工程现场试验，验证了所提振荡机理分析的正确性以及振荡抑制策略的有效性。
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新型电力系统运行控制与优化
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应用混合型潮流控制器控制模式的高比例新能源地区电网潮流优化研究
2025,8(4): 497-505 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20240293
为了解决高比例新能源地区电网中新能源不确定性所导致的N-1故障线路过载问题，提出一种计及新能源不确定性并应用混合型潮流控制器（hybrid power flow controller，HPFC）控制模式的电网潮流优化方法。首先，建立了适应于多线路控制的HPFC稳态计算模型，并给出了在不同控制模式下的HPFC运行约束条件。其次，以电网有功网损和线路负载率指标为目标函数，考虑N-1安全约束和HPFC运行约束，建立应用HPFC控制模式的电网潮流优化模型。然后，通过模糊C均值聚类获取反映新能源出力、负荷不确定性的场景集合，并采用多目标多元宇宙优化算法（multi-objective multi-verse optimization，MOMVO）求解所提优化模型。最后，将所提潮流优化方法应用于江苏南通某地区电网。结果表明，所提方法能有效提高电网的经济性与静态安全性，且计算结果具有较好的稳定性。
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光伏制氢系统建模与多海拔应用的稳定性研究
2025,8(4): 519-528 ,DOI:10.19705/j.cnki.issn2096-5125.20230233
光伏制氢做为实现“碳达峰、碳中和”目标的重要技术手段，其在多海拔地区对环境变化的适应性研究尚待深入，于是提出一种基于优化粒子群算法（OPSO）的光伏制氢（PV-PEM）系统控制策略。在Matlab/Simulink环境下，构建了由光伏电池、质子交换膜电解槽（PEMMC） 和DC/DC单元组成的光伏制氢系统的仿真模型。研究结果显示，当阳极和阴极的电流密度减小时，质子交换膜电解槽的整体性能表现出逐渐减弱的趋势。通过对比3种算法，证实优化粒子群算法在处理局部阴影问题时的优越性，并验证所提控制策略能够有效降低系统输出电压和电流纹波。针对不同海拔高度的主要城市，评估了辐照度、温度变化对产氢速率的影响。对比6个城市，西宁市所建立的PV-PEM系统的制氢速率达到最高水平。
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