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| 1 | 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望显示文摘构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系,建设新型电力系统是实现碳中和目标的关键举措。电力系统从化石能源主导转变为清洁能源主导,面临新型平衡体系、复杂安全机理、成本疏导机制等多重挑战与变革。该文从结构、形态、技术、机制4个方面分析新型电力系统的内涵与特征;分析研判新型电力系统演化路径;最后,针对新型电力系统构建提出发展建议与展望。 | 张智刚 康重庆 | 2022 | 中国电机工程学报2022，42，8： | 281 |
| 2 | 双高电力系统频率安全问题评述及其应对措施显示文摘在能源系统低碳化转型的过程中,电力系统中的可再生能源和电力电子设备比例快速增长,高比例可再生能源、高比例电力电子设备的'双高'特征为未来电力系统的频率安全带来严峻挑战。文中首先分析电力系统的双高特征为电力系统频率响应特性所带来的4点新特性:传统调频资源稀缺化、频率时空分布差异化、频率调控手段多样化和频率动态机理复杂化。然后对比了时域仿真法、模型分析法和机器学习法3类主流的频率响应分析方法,在此基础上,从逆变器控制、低频减载保护、直流功率支援、系统调度运行和调频市场设计5个方面分析了改善双高电力系统频率响应特性的技术新进展。最后针对未来双高电力系统频率安全问题进行总结和展望。 | 张子扬 张宁 杜尔顺 康重庆 王智冬 | 2022 | 中国电机工程学报2022，42，1： | 75 |
| 3 | 高比例可再生能源新型电力系统长期规划综述显示文摘大力发展风电、光伏等可再生能源是实现电力系统低碳转型的重要途径。由于可再生能源出力具有波动性与不确定性,为应对大规模可再生能源并网给电力系统长期规划带来的挑战,近年来相关研究成果不断推出。为全面综述该领域的研究现状,该文首先分析新型电力系统的主要技术特征,然后,从能源供应的经济–政策不确定性与低碳转型带来的能源供应安全两个方面分析新型电力系统长期规划模型所面临的挑战。并从长期不确定性、短期不确定性、电力系统充裕性、电力系统安全性4个方面,综述当前新型电力系统长期规划研究成果,分析其中需要关注的重点、难点问题。最后,对新型电力系统长期规划模型的构建与应用进行总结与展望。 | 黎博 陈民铀 钟海旺 马子明 刘东冉 何钢 | 2023 | 中国电机工程学报2023，43，2： | 64 |
| 4 | 高比例新能源电力系统的惯量控制技术与惯量需求评估综述显示文摘电力行业低碳发展的要求催生了以风光为代表的新能源发电的快速发展。风光发电通过逆变器并网,不具有同步发电机的惯性,导致高比例风光发电的接入降低了系统的惯量水平,且其出力的大幅波动和不确定性,都给系统频率安全带来了新问题。为此,对高比例新能源电力系统的惯量控制技术和惯量需求评估问题开展综述研究。从惯量的定义出发,分析惯量与频率变化的关系,明确了惯性响应与频率响应的区别及联系。针对基于逆变器并网的虚拟惯量技术,按照控制模型的外特性进行区分,给出了虚拟同步机的控制原理,并总结了虚拟同步发电机技术在风电与光伏方面的应用。高比例新能源的接入从系统层面对惯量水平及分布提出了新需求,因此,选取澳大利亚、爱尔兰与北美地区3个代表性地区的电力系统惯量需求评价指标及评估方法进行了对比。最后,从发展虚拟惯量技术、提出惯量需求评估指标及标准、提高惯量监测能力、合理配置惯性装置以及将惯性服务市场化这5个方面对我国新能源电力系统惯量问题提出了建议。 | 刘中建 周明 李昭辉 武昭原 李庚银 | 2021 | 电力自动化设备2021，41，12： | 51 |
| 5 | 电力系统惯量评估研究框架与展望显示文摘随着越来越多常规电源被非同步电源替代,电力系统惯量水平持续降低,削弱了系统在有功冲击下的惯量支撑和频率调节能力,稳定运行面临严峻挑战。惯量评估已成为当前的热点研究问题,众多国内外研究机构已取得相关研究进展。然而,目前电网规划和调度运行人员仍缺乏对系统惯量特性及其变化态势的准确感知。为更好认识惯量评估方法在低惯量电力系统中的定位、作用与挑战,该文对该领域的国内外研究现状进行全面述评与展望。首先,阐述电力系统惯量的含义及组成,分析惯量时空分布特性及其对系统功角与频率稳定性的影响机理;进而,给出惯量评估问题的总体研究框架,依据时间尺度原则,将惯量评估方法划分为离线评估、在线估计以及趋势预测,并分类进行阐述;最后,展望电力系统惯量评估领域未来需深入研究的方向。 | 张武其 文云峰 迟方德 王康 李立 | 2021 | 中国电机工程学报2021，41，20： | 42 |
| 6 | 新能源多场站短路比定义及指标显示文摘随着新能源在电力系统中占比不断增加、接入形式的多样化,局部地区出现了新能源并入弱交流电网的场景,这是出现宽频带振荡、过电压等问题的影响因素之一,因此,亟需提出理论科学、工程实用的新能源接入规模的量化评估指标。该文首先基于短路比的物理本质,提出计及场站间相互影响的新能源多场站短路比(multiple renewable energy stations short circuit ratio,MRSCR)定义及计算方法,并根据系统阻抗比与短路比间的关联关系,给出针对不同阻抗比范围的计算解析表达式。其次,对新能源多场站临界短路比进行定性分析,并基于典型电网参数计算结果从工程应用的角度提出MRSCR临界指标。最后,依托电力系统分析综合程序(power system analysis synthesis program,PSASP)开发MRSCR计算模块,通过时域仿真算例验证所提出MRSCR对多新能源场站接入系统电压强度表征作用的有效性。 | 孙华东 徐式蕴 许涛 郭强 贺静波 赵兵 于琳 张怡 李文锋 周莹坤 张彦涛 朱艺颖 | 2021 | 中国电机工程学报2021，41，2： | 40 |
| 7 | 考虑动态频率约束的电力系统最小惯量评估显示文摘新能源高占比系统带来的低惯量问题已严重影响大扰动下系统频率稳定性,频率各项指标愈发接近安全域边界。为量化系统频率响应能力,明晰系统运行边界,该文在分析系统惯量需求必要性基础上,提出考虑频率变化率(rateof change of frequency,RoCoF)及频率最低点约束的系统最小惯量需求评估方法。在RoCoF约束方面,将静态负荷电压特性引入评估模型,并根据扰动瞬间功率分配机理对大电网动态频率空间分布特征进行量化;在频率最低点约束方面,通过建立含多类型调频资源的系统频率响应模型进行最小惯量评估。根据所提方法,给出考虑我国电网运行特性及稳定性要求的送、受端系统最小惯量评估方法。根据不同频率约束下的惯量不足,给出可行应对措施,并分析各项措施与最小惯量关系,包括直接增大系统惯量、电力电子电源快速调频、降低扰动功率和放宽频率约束等。最后,采用改动的WSCC 3机9节点系统和大电网系统,验证方法有效性和准确性,为保障系统稳定运行及运行方式安排提供理论支撑。 | 王宝财 孙华东 李文锋 严剑峰 于之虹 杨超 | 2022 | 中国电机工程学报2022，42，1： | 40 |
| 8 | 面向频率稳定提升的虚拟同步化微电网惯量阻尼参数优化设计显示文摘为了解决电力电子化微电网惯性小、频率稳定性弱的问题,该文采用虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术来提升微电网的稳定性。VSG能够模拟传统同步发电机的惯量和阻尼等特性,为系统提供惯量和阻尼支撑。首先建立含虚拟同步发电机的微电网模型,然后研究VSG的虚拟惯量和虚拟阻尼对频率稳定的影响,并提出面向频率稳定的虚拟同步化微电网虚拟惯量和虚拟阻尼参数优化设计方法来提升系统的频率稳定性,最后以3机9节点的虚拟同步化微电网系统为例验证该文方法的有效性。 | 王淋 巨云涛 吴文传 陈希 | 2021 | 中国电机工程学报2021，41，13： | 30 |
| 9 | 高比例新能源接入场景电力系统频率分析模型改进与应用显示文摘分析现有含新能源系统频率模型进行仿真验证,发现其在部分工况下误差较大。通过在现有模型基础上增加原动机限幅环节,区分系统有效调差比例系数与有效惯量比例系数,提出了考虑限幅环节含新能源系统频率模型与简化聚合模型。通过典型系统算例表明,所提2种模型在不同新能源接入比例与类型下均有较好拟合预测效果,能够反映系统整体惯量和一次调频特性。通过实际含直流电源与新能源共同馈入电网算例表明,所提简化聚合模型可准确地反映系统频率变化情况,具有工程应用价值。 | 龚浩岳 周勤勇 郭强 秦晓辉 赵珊珊 苏丽宁 贺海磊 | 2021 | 电网技术2021，45，12： | 30 |
| 10 | 惯量安全域:概念、特点及评估方法显示文摘伴随换流器馈入的数量和容量不断提升,电力系统的转动惯量水平正在持续下降。高比例新能源和大规模电力电子装备接入的低惯量运行场景下,系统存在较大的频率失稳风险。该文提出惯量安全域(inertia security region,ISR)的概念,用于揭示能够满足系统频率稳定性的惯量安全区域,使调度运行人员可以快速甄别电力系统惯量的安全阈值和储备情况。在对ISR的维度特点、数值特征进行充分探讨的基础上,构建惯量安全域面周比、惯量安全裕度、惯量储备系数系列指标以提取ISR的特征和对系统惯量进行量化分级。进而,基于所提ISR的定义,建立满足频率稳定约束的惯量安全域评估模型。以IEEE-39节点系统和我国某省级电网进行算例分析,验证所提模型和方法的有效性。评估所得的惯量安全域可作为惯量监测结果的对照基底,用于评判系统惯量的安全裕度和明确其可调空间。 | 林晓煌 文云峰 杨伟峰 | 2021 | 中国电机工程学报2021，41，9： | 28 |
| 11 | 微电网惯量与阻尼模拟技术综述及展望显示文摘微电网因含有高比例可再生能源、高比例电力电子设备及灵活可控等特点而受到广泛关注。然而,微电网通过电力电子变换器进行能量转换,不具备传统电网中同步发电机所提供的惯量支撑,使其呈现出“低惯量”、“弱阻尼”特点。因此,微电网系统因惯量与阻尼缺失而引发的稳定性问题尤为突出。该文首先阐述微电网中惯量与阻尼缺失所带来的问题及其与频率稳定性交互机理。然后,梳理虚拟同步发电机、虚拟惯量自适应控制、广义下垂控制等各种基于惯量与阻尼模拟的控制技术。分别整理交流微网频率稳定性问题、振荡抑制策略及直流微网电压稳定性问题的研究现状。最后,从微电网不同运行场景、不同负荷类型及失稳机理等方面对未来研究发展方向进行展望。 | 赵恩盛 韩杨 周思宇 刘宇翔 杨平 | 2022 | 中国电机工程学报2022，42，4： | 23 |
| 12 | 电力电子设备接入电压支撑强度量化评估指标综述显示文摘当前,大规模新能源发电、柔性直流输电等电力电子设备接入系统存在规模受限、暂态过电压、控制失稳等问题,其严重程度与系统的电压支撑强度密切相关。该文以电力电子设备并网系统为背景,对电压支撑强度的量化评估指标——短路比指标、阻抗比指标的构建与应用进行综述。分析电力系统强弱的关键特性及其与量化评估指标之间的关联,阐述了电压支撑强度的概念。一方面,短路比作为量化评估系统电压支撑强度的重要指标,根据电力电子设备并网后的系统特征,发展不同形式的构建方法。采用短路比指标衡量电压支撑强度时,临界短路比是划分系统强弱的重要判据,与系统静态电压稳定密切相关,当前临界短路比应用于新能源系统时存在计算方法及数值不统一的问题。另一方面,通过推导阻抗比与临界短路比之间的数学关系,分析阻抗比对电压支撑强度的影响,确定短路比与阻抗比在电压支撑强度量化评估应用中的配合关系。该文对现有的电压支撑强度量化评估指标存在的问题进行分析与总结,建议在评估电压支撑强度时将短路比指标作为主要指标,将阻抗比指标作为辅助指标,为衡量系统对电力电子设备接纳能力的后续研究提供参考。 | 于琳 孙华东 徐式蕴 赵兵 张健 李宗翰 | 2022 | 中国电机工程学报2022，42，2： | 21 |
| 13 | 电力系统安全稳定性的定义与分类探析显示文摘随着新能源发电设备的大规模持续并网和特高压交直流电网的快速发展,我国电源结构和电网格局发生了重大改变,电力系统安全稳定特性发生了深刻变化,出现了很多无法纳入现有稳定性分类体系的新型失稳现象和异常运行状态,亟需提出适应当前电网发展的分类体系。为此,该文首先介绍强制性国家标准GB 38755-2019《电力系统安全稳定导则》提出的电力系统稳定性定义与分类,分析比较其与IEEE/CIGRE-2004稳定性分类的异同;然后,对IEEEPES在2020年提出的电力系统稳定性扩展分类方法进行评述;最后,以问题性质、表征形式、扰动大小和动态过程为分类原则和依据,提出电力系统安全稳定性的分类体系。对电力系统安全稳定性进行合理的分类,可以准确区分不同现象的物理性质,有助于对问题进行合理简化及采用恰当的分析模型和仿真工具,对系统规划、设计、运行和科学研究均有重要的指导意义。 | 孙华东 徐式蕴 许涛 毕经天 赵兵 郭强 贺静波 宋瑞华 | 2022 | 中国电机工程学报2022，42，21： | 21 |
| 14 | 考虑频率安全约束的西北电网新能源开发及直流外送规模评估方法显示文摘新能源的快速发展,给系统带来调峰困难、抗扰动能力下降等问题。为了支撑新能源合理规划建议,亟需评估电网能承载的新能源上限。该文结合西北电网能源结构和网架特点,梳理新能源开发和直流外送规模研究的思路框架;推导考虑频率安全约束的高比例新能源系统指标,包括一次调频容量与稳态频率偏差、频率响应特性与暂态频率偏差和直流送出规模与系统惯量指标;建立基于生产模拟结果的频率安全仿真算法。结合'十四五'规划边界条件,研究提出西北电网新能源开发及直流外送建议规模,验证了该文所提方法的有效性和工程实用性。 | 贺海磊 张彦涛 孙骁强 郭强 苏丽宁 汪莹 王蒙 黄镔 | 2021 | 中国电机工程学报2021，41，14： | 19 |
| 15 | 高比例新能源并网与运行发展研究显示文摘大力发展新能源是我国实现碳达峰、碳中和战略目标,加速能源结构绿色低碳转型的刚性需求与必由之路。本文在调研分析我国新能源发展现状和趋势的基础上,展望了我国中期(2030年)、远期(2060年)高比例新能源并网场景;阐述了高比例新能源并网与运行面临的高效消纳与能源保障难题并存、安全稳定运行难度剧增、电力市场机制不适应等挑战;从电源侧、电网侧、负荷侧、储能及基础支撑4个方面,全面分析了高比例新能源并网与运行关键技术体系。着眼我国高比例新能源并网与运行的长期稳健发展,提出了加强协调规划、提升灵活平衡能力,强化技术攻关、突破关键技术体系,建立衔接机制、支撑新能源参与市场,深化市场设计、适应新能源消纳场景等建议,可为电力领域规划、电力技术研究提供基础参考。 | 石文辉 屈姬贤 罗魁 李钦淼 何永君 王伟胜 | 2022 | 中国工程科学2022，24，6： | 18 |
| 16 | 基于本地测量的高比例新能源电力系统不平衡功率估算与附加功率控制策略显示文摘随着新能源渗透率不断地提高,电力系统惯量水平逐步下降,导致频率稳定问题愈加突出。提出一种提升新能源电力系统频率稳定性的控制策略,通过检测系统惯量中心频率变化率与系统等值惯量水平估算频率事件发生时系统的不平衡功率,并调整换流器功率参考值,为系统提供惯量支撑。所提的不平衡功率估算方法包括系统惯量中心频率变化率检测和系统等值惯量计算2部分:考虑到系统惯量中心频率曲线经过本地测量频率曲线二阶导数零点,系统惯量中心频率曲线可由二阶导数零点连接得到的分段线性曲线近似;系统等值惯量计及了系统中非同步元件的有效惯量,可通过统计系统同步惯量、发电机功率变化与不平衡功率总额获得。提出了按照新能源装机容量占比补偿不平衡功率的附加控制方法,在频率事件发生时快速调整新能源接入换流站的功率参考值,以抑制系统频率波动。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提附加控制策略的有效性。 | 张军六 李佳朋 唐震 陈秋逸 郝丽花 李宇骏 许昭 | 2022 | 电力科学与技术学报2022，37，3： | 18 |
| 17 | 考虑新能源渗透的电网频率概率分布研究显示文摘随着我国能源绿色低碳转型的发展,新能源在电力系统发电结构的比重逐年提升,导致电网动态频率特性出现新的变化。为深入研究电网频率的总体演变规律及概率分布特性,从理论上阐述了考虑新能源渗透的电网频率变化趋势,给出计及新能源渗透率的电力系统调频简化模型及其稳定性分析。使用Simulink搭建电网频率仿真模型,并通过实验室高精度PCI-4474采集卡及基于LabVIEW编写的人机交互界面采集电网频率,得出的仿真和实测结果验证了理论分析所得出的结论。最后以应用的角度总结了电力系统频率概率图对智能电网安全稳定运行及电能计量装置在线评估的重要性。 | 王中 黎丽丽 李振华 程紫熠 姚为方 刘瑞生 | 2021 | 电力系统保护与控制2021，49，20： | 17 |
| 18 | 考虑频率二次跌落的系统频率特征评估及风电调频参数整定显示文摘风电机组可释放转子动能为系统提供有功支撑,但转速恢复时可能引起频率二次跌落,不利于系统频率稳定。目前,综合考虑系统频率一次跌落与二次跌落过程中的频率特征对风电调频参数进行整定的研究较少。为此,首先提出统一结构模型以近似表征同步机、风电机组等各种发电设备的功率响应。基于此,解析系统频率轨迹并量化评估频率平均变化率和一次、二次跌落最低点等频率特征。进一步,在综合考虑两次频率跌落的情况下,以提升频率最低点为目标建立优化问题整定风电调频参数。最后,仿真验证了提出的频率特征评估方法及参数整定方法的有效性,表明通过合理设置风电调频参数可同时提升两次频率跌落的最低点。 | 张雯欣 吴琛 黄伟 高晖胜 程旻 辛焕海 | 2022 | 电力系统自动化2022，46，8： | 16 |
| 19 | 基于新能源出力比例的大规模系统惯量估计显示文摘在构建新型电力系统时,提高新能源出力比例,将降低系统惯量。为保证系统频率的安全稳定,需要根据新能源出力比例估计系统惯量,用以指导新能源装机规划及开机方式安排。梳理了常用惯量指标,选取了系统总动能作为描述系统惯量的估计指标。针对实际特定系统,根据典型量测数据给出了提高新能源出力比例后的惯量估计方法;针对没有量测数据的大规模新能源规划系统,用新能源出力比例来推断同步机的开机容量范围,综合考虑同步惯量和虚拟惯量,提出大规模系统的惯量评估关键参数及其统计方法,建立了系统惯量范围的估计模型。最后,基于某省级电网建立了不同新能源高出力比例模型,并对出力比例、惯量、频率之间的关系进行了分析研究,验证了有效性。 | 任凯奇 张东英 黄越辉 李驰 | 2022 | 电网技术2022，46，4： | 16 |
| 20 | 传统交流电网与高比例新能源电网连锁故障差异性分析显示文摘新能源的强随机性、强不确定性及电力电子装备的弱抗扰动能力等特性使得高比例新能源电网的连锁故障演化过程更加复杂,现有基于传统交流电网而来的连锁故障相关理论与方法在高比例新能源电网中的适用性有待商榷。以美加大停电与英国“8.9”大停电事故作为切入点,从连锁演化主导推动因素、演化时间、事故发生概率、电气特性等方面分析传统交流电网与高比例新能源电网在连锁故障问题上的差异性,并基于IEEE39节点系统在PSD-BPA与MATLAB中展开算例分析。 | 沈政委 孙华东 汤涌 仲悟之 王安斯 赵兵 徐式蕴 | 2021 | 电网技术2021，45，12： | 15 |
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