Preface
前言

隨著風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電接入電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高滲透率的電力電子設(shè)備與電網(wǎng)交互引發(fā)的穩(wěn)定性問(wèn)題越發(fā)顯著。由振蕩導(dǎo)致的脫網(wǎng)等事故嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。新能源發(fā)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性，加上電力電子設(shè)備的高比例接入，改變了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，帶來(lái)了前所未有的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，明確新能源發(fā)電并網(wǎng)小信號(hào)穩(wěn)定機(jī)理，構(gòu)建系統(tǒng)安全運(yùn)行穩(wěn)定域，成為保證新能源大規(guī)模消納所必須解決的重要問(wèn)題。

在上述背景下，本書(shū)以含高比例新能源和高比例電力電子設(shè)備的“雙高”電力系統(tǒng)為分析對(duì)象，針對(duì)多尺度控制相互作用引發(fā)的寬頻振蕩等新型穩(wěn)定性問(wèn)題，開(kāi)展了專門研究。以阻抗分析這一小信號(hào)穩(wěn)定性評(píng)估方法為核心，圍繞展開(kāi)新能源電力系統(tǒng)阻抗建模和小信號(hào)穩(wěn)定域量化構(gòu)建兩方面工作，以支撐電力系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性。針對(duì)新能源發(fā)電系統(tǒng)理論阻抗模型階數(shù)高這一關(guān)鍵問(wèn)題，形成了以分段仿射思想為基礎(chǔ)的阻抗模型降階理論；針對(duì)穩(wěn)定域高維和強(qiáng)非線性的另一關(guān)鍵問(wèn)題，形成了數(shù)據(jù)-模型雙驅(qū)動(dòng)的小信號(hào)穩(wěn)定域量化體系。本書(shū)涵蓋了對(duì)電力電子設(shè)備與電網(wǎng)交互的深入分析、多尺度控制方法在寬頻振蕩中的應(yīng)用，以及小信號(hào)穩(wěn)定性評(píng)估的最新成果。希望通過(guò)本書(shū)的講述，能夠使讀者對(duì)以新能源發(fā)電為主導(dǎo)的未來(lái)電力系統(tǒng)的新型穩(wěn)定性問(wèn)題及分析方法有全面的認(rèn)識(shí)。

本書(shū)結(jié)構(gòu)按照由淺入深、逐步展開(kāi)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。總體來(lái)說(shuō)，全書(shū)共分為13章，前8章聚焦于新能源發(fā)電設(shè)備阻抗的理論建模以及高效降階研究，后5章則重點(diǎn)在于構(gòu)建數(shù)據(jù)-模型雙驅(qū)動(dòng)的新能源電力系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定域。第1章為緒論，主要是對(duì)風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行原理以及小信號(hào)穩(wěn)定性分析方法進(jìn)行了論述。第2章介紹了現(xiàn)有阻抗方法的測(cè)量機(jī)理和所用到的各類阻抗測(cè)量裝置，為后續(xù)理論阻抗驗(yàn)證提供了方法支持。第3章介紹了變流器阻抗建模的理論基礎(chǔ)以及不同坐標(biāo)系下阻抗的轉(zhuǎn)換關(guān)系，為后續(xù)分析提供了模型基礎(chǔ)。第4章考慮風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)態(tài)，系統(tǒng)地論述了雙饋風(fēng)電機(jī)組全動(dòng)態(tài)阻抗模型的推導(dǎo)方法。第5章以永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組為例建立了全功率型風(fēng)電機(jī)組完整阻抗模型，為后續(xù)穩(wěn)定性分析提供了模型基礎(chǔ)。第6章針對(duì)新能源發(fā)電系統(tǒng)理論阻抗模型高階的問(wèn)題，介紹了以分段仿射思想為核心的阻抗模型降階理論。第7章進(jìn)一步考慮場(chǎng)站控制構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)全動(dòng)態(tài)阻抗模型，可以全面分析風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)多種動(dòng)態(tài)耦合對(duì)穩(wěn)定性的影響。第8章介紹了數(shù)據(jù)-模型雙驅(qū)動(dòng)的阻抗辨識(shí)方法，為新能源發(fā)電系統(tǒng)阻抗分析的實(shí)際工程應(yīng)用提供了解決思路。第9章介紹了穩(wěn)定性分析方法以及典型的穩(wěn)定判據(jù)和穩(wěn)定裕度的定義。第10章針對(duì)并網(wǎng)變流器的單參數(shù)和多參數(shù)兩種模型復(fù)雜度，分別介紹了小信號(hào)穩(wěn)定域量化思路，同時(shí)改進(jìn)鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)以提高穩(wěn)定功率極限。第11章針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)系統(tǒng)介紹了一種基于支持向量回歸的穩(wěn)定域量化分析方法。第12章基于風(fēng)電場(chǎng)分段仿射降階阻抗模型介紹了另一種基于聚類的穩(wěn)定域量化方法，顯著提高了穩(wěn)定域構(gòu)建速度。第13章基于分段仿射阻抗模型介紹了一種基于雙層優(yōu)化的穩(wěn)定域邊界搜索方法，可以實(shí)現(xiàn)多變流器并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定域的在線構(gòu)造。

本書(shū)的內(nèi)容是團(tuán)隊(duì)研究成果的總結(jié)，在此感謝參與此項(xiàng)研究的博士研究生高術(shù)寧、羅嘉、王金龍、賀敬，以及參與本書(shū)整理工作的其他同學(xué)。

本書(shū)內(nèi)容體現(xiàn)的研究成果是階段性的，由于作者水平有限，難免存在疏漏或不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。