能源电力清洁低碳转型过程中，新能源装机占比不断提高，高比例新能源、高比例电力电子“双高”特征越加突出，与传统电力系统相比，系统运行特性发生了深刻变化，宽频振荡问题成为“双高”电力系统安全、稳定运行的主要挑战之一。近年来，中国电科院科研人员在宽频振荡方面取得了重大突破，推动了新能源并网技术进步、能源转型发展。

  10月13日，中国电力科学研究院有限公司王伟胜、李光辉、何国庆等撰写的《新能源并网系统宽频振荡分析与抑制》英文版正式面世，面向海内外公开发行，该书系统全面地介绍了新能源并网系统宽频振荡建模、分析、抑制技术和工程应用等内容，为世界新能源并网技术发展提供了中国经验。

  近年来，可再生能源并网全国重点实验室主任、中国电力科学研究院有限公司总工程师王伟胜领衔的技术攻关团队以十年磨一剑的韧劲，在新能源并网系统宽频振荡分析与抑制方面取得了多项重大突破，攻克了新能源发电集群经交流弱电网、串联补偿线路、常规直流、柔性直流不同送出场景发生振荡的相关技术难题，形成了“机理明晰、分析准确、抑制有效”的整体解决方案。

明晰振荡判据 推动理论创新

  随着新能源大规模并网，宽频振荡问题在不同国家和地区相继发生。2009年，美国德州某风电场经串补线路送出发生20Hz振荡。2014年，德国北海海上风电直流送出工程发生250-350Hz振荡。2012年，我国河北张家口地区风电场经串补线路送出发生4-9Hz振荡。2015年，新疆哈密地区风电场发生25/75Hz振荡。2021-2022年，新能源孤岛接入张北柔性直流电网发生了44/56Hz、58Hz、650-900Hz、3410-4250Hz振荡。宽频振荡对新能源健康持续发展、电力系统安全稳定运行构成威胁。

  与水电、火电等常规电源引发的振荡相比，大规模新能源并网系统宽频振荡更加复杂，振荡频率覆盖数赫兹到上千赫兹，诱发振荡的源头包括陆上风力发电、光伏发电和海上风力发电，振荡的场景包括交流弱电网、串联补偿线路、常规直流、柔性直流等。

  阻抗方法是分析和解决电力电子系统振荡的一种常用方法，传统的阻抗方法主要适用于规模小、运行方式简单、场景单一的系统。而海量的新能源场站并网系统，新能源功率随机波动导致运行方式复杂，送出场景涉及交流弱电网、串联补偿线路、常规直流、柔性直流等，传统阻抗方法难以解决该类复杂系统的宽频振荡问题。

  团队在传统阻抗方法基础上，开展了大量创新性研究工作，建立了包含风电、光伏、常规直流、柔性直流、交流电网的频率耦合阻抗模型，明晰了计及工作点变化的宽频振荡稳定判据，揭示了多送出场景下新能源发电集群振荡的产生和演化机理，提出了基于宽频阻抗重塑的振荡抑制策略，推动了阻抗方法理论体系创新，为解决大规模新能源并网系统宽频振荡问题提供了理论指导。

构建验证平台 助推设备升级

  宽频振荡引发大规模新能源连锁脱网事故是一个不断发展演化的动态过程，亟需研发高效仿真平台开展大规模新能源并网系统宽频振荡的事故复现和抑制策略验证。

  我国资源与负荷呈逆向分布，大基地开发、远距离送出是新能源开发利用的主要形式之一。大规模新能源集群规模大，含上万个发电机组，且机型众多，同时，新能源机组控制结构复杂，由于受到商业保护，控制“灰箱化”，导致无法建立精准的仿真模型。模型精度和仿真规模成为建设仿真平台需要破解的两大难题。

  根据新能源发电特点，团队通过采集张北试验基地新能源机组现场试验数据，依托包含新能源机组实际控制器的控制在环仿真系统，将控制器的源代码封装为电磁暂态仿真模型，首创“现场试验-控制在环-源代码封装”的模型校核技术，成功获取精确新能源发电仿真模型，模型误差降至IEC国际标准值的1/5。

  团队在此基础上，突破了综合考虑电路参数、控制增益、旋转惯量等因素的场站等值技术，建立了千万千瓦级新能源发电集群全电磁暂态仿真平台，用于振荡事故过程的复现和抑制策略验证。

  目前，团队依托新能源发电集群全电磁暂态仿真平台，针对我国多个新能源场站实际情况开展宽频振荡抑制策略验证，指导新能源设备制造商优化机组控制参数，覆盖了我国在运的80%新能源机组型号，促进了主流新能源发电制造商控制性能优化升级，提升了新能源发电设备整体技术水平。

提供整体方案 支撑产业链发展

  2016年以来，团队基于大规模新能源并网系统阻抗理论体系和千万千瓦级新能源发电集群全电磁暂态仿真平台，连续对在运的新能源场站和直流工程开展宽频振荡抑制，先后解决了新疆哈密地区的直驱、双馈风电场次超同步振荡事故，新能源孤岛接入张北柔性直流电网宽频振荡事故，有力支撑了新能源发电集群在交流弱电网、串联补偿线路、常规直流、柔性直流等多送出场景中稳定运行，为大规模新能源并网宽频振荡问题分析与抑制积累了丰富、详实的实践经验。

  团队通过对多个实际工程宽频振荡事故的研究发现，宽频振荡问题在工程的设计、调试阶段可以进行事先干预，不仅能避免宽频振荡事故的发生，而且可以有效支撑设备制造企业、新能源投资企业、电网运行企业等在内的新能源产业链健康发展。

  针对当下新能源产业链实际情况，团队提出宽频振荡整体解决方案，包含规划、设计、调试及运行等阶段的全套技术策略。在规划设计阶段，团队主要结合当地的电网条件，基于现有新能源设备主流机型制造水平，提出并网技术改进要求，为工程建设把好设备关。在系统调试阶段，团队针对振荡风险较高的极端工况，排查系统振荡原因，进一步完善振荡抑制措施。

  目前，团队已经针对新能源基地经金上、哈重、陕皖、陕豫、甘浙、宁湘等特高压直流送出工程开展前期系统振荡风险分析、技术要求制定等工作，为工程提供了详细的系统宽频振荡抑制策略。

  “科研工作要以国家能源战略为指引，立足能源行业发展重大需求，围绕一个科研方向做深做透，注重理论联系实际，科研成果要经得起工程实践的检验。”团队负责人王伟胜说。

原标题：推动新能源并网技术进步 助力能源转型发展