1、逆变器资源建模与稳定性分析全解析

逆变器资源建模与稳定性分析全解析

在当今的电力系统领域，可再生能源正以前所未有的速度改变着传统的发电格局。逆变器资源（IBRs），如风力发电和太阳能光伏发电，正迅速取代传统的基于化石燃料的同步发电机。然而，这种转变也带来了一系列前所未有的动态事件，对电网的可靠性构成了威胁。因此，对逆变器资源进行建模和稳定性分析变得至关重要。

1. 为何关注逆变器资源建模与稳定性分析

传统电网以同步发电机为主要动力源运行了一个多世纪，但如今逆变器资源的渗透率不断提高。以德州电网为例，2022 年 4 月 10 日，风电渗透率达到创纪录的 69%（27GW）；2023 年 3 月 4 日，太阳能渗透率达到 29.77%（11.9GW）。美国计划到 2030 年将 30GW 的海上风电并入电网。

随着逆变器资源的大规模接入，电网出现了一些前所未有的动态问题。例如，3 型风电场的次同步谐振（SSR）问题。2009 年德州风电场发生 SSR 事件后，风力涡轮机制造商设计了 SSR 阻尼控制，使涡轮机在与串联电容器径向连接时能稳定运行。但当电网条件改变且 IBR 渗透率提高时，SSR 可能再次出现，2017 年德州风电场 SSR 事件以及 2023 年 1 月和 5 月的相关报告就是例证。此外，IBR 穿透率较高时，电网强度降低，会导致电压稳定性问题，如澳大利亚西默里地区太阳能光伏农场出现的 7Hz 振荡。

这些问题凸显了对 IBR 进行建模和稳定性分析的重要性。通过深入研究 IBR 动态，我们可以更好地理解其运行机制，为电网运营商和 IBR 控制设计师提供有价值的信息。电网运营商可以更好地了解 IBR 控制的特点，而 IBR 控制设计师可以更好地理解电网对 IBR 性能的影响。