高滲透率光伏并網(wǎng)對系統(tǒng)暫態(tài)頻率穩(wěn)定性影響的量化評估

顏湘武，梁白雪，賈焦心，王晨光

（華北電力大學(xué) 河北省分布式儲能與微網(wǎng)重點實驗室，河北 保定 071003）

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近年來，含高比例光伏電網(wǎng)在遭受故障后，可再生能源機(jī)組會發(fā)生意外脫網(wǎng)事故[1]，[2]。因此，分析光伏發(fā)電機(jī)組對暫態(tài)頻率穩(wěn)定性影響時，不僅要關(guān)注光伏電源、逆變器等元件的暫態(tài)特性，還要關(guān)注光伏電站并網(wǎng)保護(hù)策略。

系統(tǒng)光伏滲透率低時，可再生能源機(jī)組不會影響系統(tǒng)整體的調(diào)頻能力，對系統(tǒng)影響較大的是光伏機(jī)組出力的波動性與不確定性。隨著可再生能源滲透率的提高，系統(tǒng)呈現(xiàn)電力電子化，改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的調(diào)頻特性[3]。同步機(jī)一次調(diào)頻響應(yīng)存在延遲特性，擾動后的初始階段頻率變化取決于系統(tǒng)的慣量水平。光伏機(jī)組不具有旋轉(zhuǎn)設(shè)備，隨著光伏滲透率的提高，系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量減少，遭受功率擾動后，頻率變化程度劇烈，可能會引起保護(hù)裝置動作而切除部分機(jī)組，進(jìn)而引起連鎖反應(yīng)，擴(kuò)大事故嚴(yán)重程度[4]。與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電耦合和同步運(yùn)行機(jī)制不同，可再生能源通過電力電子換流器并入電網(wǎng)，換流器將電源和電網(wǎng)解耦，這使得光伏機(jī)組的輸出功率與頻率解耦，不響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化。為了最大效率的利用太陽能資源，光伏機(jī)組往往處于最大功率跟蹤模式，不具有備用功率平衡系統(tǒng)的有功功率。因此高滲透系統(tǒng)的一次調(diào)頻能力差[5]。除了光伏機(jī)組自身運(yùn)行特性外，文獻(xiàn)[6]提出可再生能源機(jī)組中變流裝置的保護(hù)功能對電網(wǎng)調(diào)頻的影響。……