近年來，隨著風(fēng)電等可再生能源發(fā)電的迅速發(fā)展，風(fēng)電機組及其電力電子控制與交 / 直流電網(wǎng)間動態(tài)相互作用導(dǎo)致的新型次 / 超同步振蕩問題引發(fā)了廣泛關(guān)注。我國新疆哈密和冀北沽源等大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)均發(fā)生過嚴(yán)重的次 / 超同步振蕩事件，危及電力設(shè)備的安全乃至系統(tǒng)整體的安全穩(wěn)定運行。

大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備類型眾多、拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜、模型維數(shù)極高、運行方式多變，具有多時間尺度動態(tài)耦合特性，給系統(tǒng)的穩(wěn)定分析帶來極大的挑戰(zhàn)。風(fēng)電次 / 超同步振蕩與常規(guī)同步發(fā)電機軸系扭振相關(guān)的次同步振蕩在產(chǎn)生機理及穩(wěn)定特性等方面均有顯著區(qū)別，因此亟需針對此類新型振蕩問題展開深入研究。為此，本書從高維系統(tǒng)建模、振蕩穩(wěn)定性分析與振蕩安全域構(gòu)建三方面入手，提出大規(guī)模風(fēng)電次 / 超同步振蕩問題研究的新理論和新方法。

在系統(tǒng)級建模方面，提出了刻畫大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)次 / 超同步動態(tài)的阻抗網(wǎng)絡(luò)模型，建立了網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)矩陣。阻抗網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)造靈活，可高效重構(gòu)，且易于擴展，適合拓撲變化頻繁、具有頻率耦合效應(yīng)的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)。并且，阻抗網(wǎng)絡(luò)模型能夠反映復(fù)雜電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部動態(tài)，為精確評估系統(tǒng)的次 / 超同步振蕩特性分析奠定了模型基礎(chǔ)。

在振蕩穩(wěn)定性分析方面，提出了頻域模式分析方法，建立了參與因子、靈敏度等頻域量化指標(biāo)，可以獲取系統(tǒng)的全部振蕩模式，明確振蕩的影響范圍、振蕩電流的空間分布規(guī)律和引發(fā)振蕩的關(guān)鍵設(shè)備，從而全面反映風(fēng)電次 /超同步振蕩特性。進一步，基于量化指標(biāo)提出了阻抗網(wǎng)絡(luò)的聚合判據(jù)和次同步相量測量裝置的配置方法，為網(wǎng)絡(luò)的空間聚合和測量裝置的最優(yōu)選址提供了理論依據(jù)。

在振蕩安全域研究方面，提出了基于聚合阻抗模型和預(yù)測 校正技術(shù)的風(fēng)電次 / 超同步振蕩安全域構(gòu)建方法，在確保安全域精度的條件下，顯著提高了安全域構(gòu)建效率。進一步，采用超平面對安全域邊界點進行擬合，并基于邊界表達式建立了系統(tǒng)運行狀態(tài)的評價指標(biāo)，可以獲得系統(tǒng)在不同工況下的安全裕度，為系統(tǒng)運行方式的優(yōu)化提供了重要指導(dǎo)。

此外，在工程應(yīng)用方面，基于所提出的建模和分析方法，開發(fā)了次 / 超同步振蕩穩(wěn)定性分析軟件，并用于實際大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)，分析結(jié)果得到了電磁暫態(tài)仿真驗證，為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有力支撐。

本書由占穎、謝小榮著。編寫分工為：占穎編寫第一章、第二章、第三章、第四章和第五章，約 15 萬字；謝小榮編寫第六章。本書得到國家自然科學(xué)基金項目（52407153，52321004）的資助，特此致謝！

作者

2024 年 11 月