電力電子與電力系統(tǒng)集成專輯主編評(píng)述

劉進(jìn)軍，劉 增

（西安交通大學(xué)）

自本世紀(jì)初開始，我國(guó)電力系統(tǒng)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，其主要特征體現(xiàn)為：以可再生能源和清潔能源發(fā)電為主，骨干電源和分布式電源結(jié)合，主干電網(wǎng)與區(qū)域配網(wǎng)、微網(wǎng)結(jié)合。而電力電子變流器作為可再生能源與清潔能源接入、分布式電源與微網(wǎng)配置的核心裝備，是實(shí)現(xiàn)新一代電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵手段，進(jìn)而電力電子與電力系統(tǒng)之間集成將日益提升。在電力電子與電力系統(tǒng)集成中，變流器與電網(wǎng)間以及變流器間相互作用給變流器控制、變流器間協(xié)調(diào)控制、系統(tǒng)建模分析以及系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行等帶來諸多挑戰(zhàn)，近年來得到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界廣泛關(guān)注。為了集中展現(xiàn)電力電子與電力系統(tǒng)集成領(lǐng)域最新研究進(jìn)展，《電源學(xué)報(bào)》特別推出“電力電子與電力系統(tǒng)集成”專輯。本專輯征稿通知發(fā)出后，得到了國(guó)內(nèi)各高校及企業(yè)同行的大力支持和積極響應(yīng)，經(jīng)過編輯部組織審稿專家進(jìn)行論文評(píng)審，本著“優(yōu)中選優(yōu)”的原則，最終錄用論文13篇，其中變流器控制2篇，多變流器間協(xié)調(diào)控制3篇，變流器系統(tǒng)建模與分析4篇，變流器系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行4篇。

微網(wǎng)作為電力電子與電力系統(tǒng)集成的典型場(chǎng)景，其孤島運(yùn)行時(shí)由于缺乏大電網(wǎng)支撐，母線電壓質(zhì)量完全依賴于微網(wǎng)內(nèi)部變流器，因而給變流器控制提出了更高的要求。山東理工大學(xué)的李洪恩等在“孤島直流微電網(wǎng)DC-DC變換器的非線性控制技術(shù)”中，為抑制孤島直流微網(wǎng)中母線電壓波動(dòng)，提出了基于Backstepping的儲(chǔ)能變流器非線性控制方法，有效維持母線電壓穩(wěn)定。湖南大學(xué)的張松等在“不對(duì)稱負(fù)載下離網(wǎng)逆變器的雙序控制方法”中，針對(duì)孤島交流微網(wǎng)中不平衡負(fù)載對(duì)母線電壓質(zhì)量的影響，通過分析負(fù)序分量的耦合模型，提出了一種基于雙序控制的離網(wǎng)逆變器控制方法，有效提升了微網(wǎng)母線電壓的對(duì)稱度。

風(fēng)電場(chǎng)及微網(wǎng)中通常存在多臺(tái)電源變流器并聯(lián)，變流器間協(xié)調(diào)控制對(duì)于電源輸出功率分配及系統(tǒng)總體性能提升至關(guān)重要。清華大學(xué)的焦小敏等在“基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多風(fēng)電機(jī)組協(xié)同控制方法”中針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)機(jī)機(jī)組間尾流耦合建模困難問題，提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多風(fēng)電機(jī)組協(xié)同控制方法以及基于粒子群算法的功率指令優(yōu)化方法，有效抑制了尾流效應(yīng)導(dǎo)致的風(fēng)電場(chǎng)總體輸出功率下降。中國(guó)電力科學(xué)研究院的張祥文等在“考慮機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的海上風(fēng)電場(chǎng)無功協(xié)調(diào)控制”中針對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越問題，提出了低電壓穿越過程中電壓跌落及電壓恢復(fù)時(shí)的雙饋風(fēng)機(jī)協(xié)調(diào)控制策略，充分發(fā)揮機(jī)組無功出力并協(xié)助電網(wǎng)電壓快速恢復(fù)，有效提高低電壓穿越過程中暫態(tài)電壓水平。國(guó)網(wǎng)浙江海寧市供電有限公司的郁家麟等在“微電網(wǎng)含非線性與不平衡負(fù)荷時(shí)的混合儲(chǔ)能功率分配策略研究”中針對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中不平衡及諧波負(fù)載功率分配問題，提出了新型不平衡負(fù)載和非線性負(fù)載條件下混合儲(chǔ)能系統(tǒng)及其協(xié)調(diào)控制策略，充分發(fā)揮了不同儲(chǔ)能元件的性能。

電力電子與電力系統(tǒng)集成中變流器與電網(wǎng)之間耦合復(fù)雜，易引發(fā)系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此建立系統(tǒng)模型并進(jìn)行穩(wěn)定性分析對(duì)于獲取系統(tǒng)振蕩機(jī)理及進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)具有重要意義。四川大學(xué)的余鐵鈔等在“控制電容參數(shù)對(duì)DCVM Cuk PFC穩(wěn)定性的影響”中對(duì)不連續(xù)電容電壓模式Cuk功率因數(shù)校正變換器存在的慢尺度分岔現(xiàn)象進(jìn)行了研究，通過諧波線性法建立系統(tǒng)模型，并基于Floquet理論對(duì)含控制電容控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行分析，進(jìn)而為參數(shù)設(shè)計(jì)提供依據(jù)。西安交通大學(xué)的屠一鳴等在“基于阻抗的數(shù)字延時(shí)對(duì)單電流環(huán)控制型并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性影響的分析”中對(duì)并網(wǎng)變流器輸出阻抗進(jìn)行了研究，通過建立包含電流環(huán)動(dòng)態(tài)及數(shù)字延時(shí)的變流器端口阻抗模型，并對(duì)該阻抗特性進(jìn)行深入分析，揭示出數(shù)字延時(shí)對(duì)并網(wǎng)變流器穩(wěn)定性的影響機(jī)制。風(fēng)光儲(chǔ)并網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)國(guó)家電網(wǎng)公司重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的李蘊(yùn)紅等在 “VSG-DFIG風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)小信號(hào)建模及穩(wěn)定性分析”中對(duì)基于虛擬同步發(fā)電機(jī)控制的雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，提出了基于戴維南-諾頓等效的雙饋電機(jī)模型，揭示出系統(tǒng)振蕩機(jī)理。西安交通大學(xué)的王施珂等在“基于端口特性的并聯(lián)下垂逆變器系統(tǒng)的小信號(hào)建模與穩(wěn)定性分析”中針對(duì)交流微網(wǎng)中下垂控制并聯(lián)逆變器間存在的基波頻率耦合，通過建立各變流器端口特性模型以獲得整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)模型，進(jìn)而提出基于各變流器端口特性模型的系統(tǒng)穩(wěn)定性判斷方法，為微網(wǎng)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究提供重要理論依據(jù)。

為實(shí)現(xiàn)電力電子與電力系統(tǒng)集成中變流器系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，要求對(duì)相關(guān)特性進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)以預(yù)測(cè)振蕩或采取相關(guān)控制策略對(duì)振蕩進(jìn)行抑制。西安交通大學(xué)的劉自鵬等在 “基于并網(wǎng)變流器的脈沖注入型電網(wǎng)阻抗測(cè)量方法的參數(shù)設(shè)計(jì)”中對(duì)電網(wǎng)阻抗在線測(cè)量方法進(jìn)行深入研究，提出了注入脈沖的選取和設(shè)計(jì)方法，在確保并網(wǎng)變流器高效運(yùn)行的基礎(chǔ)上提升電網(wǎng)阻抗測(cè)量精度，解決了并網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)中的關(guān)鍵問題。蘭州交通大學(xué)的吳當(dāng)當(dāng)?shù)仍凇盎诰_反饋線性化的直流微電網(wǎng)恒功率負(fù)載系統(tǒng)NTSMC穩(wěn)定性研究”中針對(duì)恒功率負(fù)載導(dǎo)致的直流微網(wǎng)振蕩問題，提出了基于復(fù)合滑模面的改進(jìn)非奇異滑?？刂撇呗缘南到y(tǒng)振抖抑制方法，提升了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和魯棒性。國(guó)網(wǎng)山西電力公司電力科學(xué)研究院的唐震等在 “光伏發(fā)電系統(tǒng)抑制電網(wǎng)機(jī)電振蕩的機(jī)理與策略”中對(duì)系統(tǒng)機(jī)電振蕩抑制進(jìn)行了研究，提出了采用光伏發(fā)電變流器的快速響應(yīng)特性抑制系統(tǒng)振蕩的機(jī)理及控制策略，有效削弱了系統(tǒng)機(jī)電振蕩過程。榆林學(xué)院的賀瑜飛在“風(fēng)力場(chǎng)中電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定控制技術(shù)研究”中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)穩(wěn)定控制進(jìn)行研究，提出了基于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子功角調(diào)控的暫態(tài)穩(wěn)定應(yīng)急控制策略和基于無功功率補(bǔ)償?shù)臅簯B(tài)穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制策略，有效抑制暫態(tài)過程中電壓波動(dòng)。

綜上，本專輯論文針對(duì)電力電子與電力系統(tǒng)集成中面臨的多方面挑戰(zhàn)展開了研究，為相關(guān)原理分析及工程應(yīng)用提供了理論支撐和關(guān)鍵技術(shù)，具有很好的參考價(jià)值。希望通過本專輯的出版能對(duì)電力電子與電力系統(tǒng)集成的研究起到一定推進(jìn)作用，進(jìn)而加快我國(guó)新一代電力系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)程。

最后，衷心感謝有關(guān)專家學(xué)者及業(yè)界同仁對(duì)本專輯策劃、征稿、投稿和評(píng)審工作的大力支持！