特約主編寄語(yǔ)

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)主要有兩方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。第一方面的技術(shù)挑戰(zhàn)是如何在全時(shí)間尺度上實(shí)現(xiàn)電力電量的平衡。因?yàn)橐蕴?yáng)能、風(fēng)能為代表的新能源具有波動(dòng)性和間隙性等不可控特性，導(dǎo)致大規(guī)模新能源接入電網(wǎng)后對(duì)大電網(wǎng)的功率平衡和能量平衡構(gòu)成重大挑戰(zhàn)，特別是長(zhǎng)周期（比如數(shù)周）的功率平衡和能量平衡。第二方面的技術(shù)挑戰(zhàn)是新型電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性不同于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)，有可能改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制的模式。電氣特性上，基于主流技術(shù)的太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)能發(fā)電都屬于非同步機(jī)電源，非同步機(jī)電源的同步機(jī)制和動(dòng)態(tài)特性不同于傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)，導(dǎo)致以往廣泛采用的理論和方法可能不再適用。新型電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性主要表現(xiàn)在五大方面，即廣義同步穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、頻率穩(wěn)定性、寬頻諧振穩(wěn)定性以及短路電流新特性。

廣義同步穩(wěn)定性具體包括如下3 個(gè)方面：（1）傳統(tǒng)的同步機(jī)之間的同步穩(wěn)定性；（2）同步機(jī)電源與非同步機(jī)電源之間的同步穩(wěn)定性；（3）非同步機(jī)電源之間的同步穩(wěn)定性。廣義同步穩(wěn)定性只關(guān)注基頻功率的傳遞關(guān)系，考察的是電網(wǎng)中的基頻電壓和電流特性，但非基頻分量有可能對(duì)非同步機(jī)電源的同步控制器（如鎖相環(huán)和功率同步環(huán)等）產(chǎn)生影響。根據(jù)目前的工程經(jīng)驗(yàn)，造成非同步機(jī)電源失去同步穩(wěn)定性的主要原因有2個(gè)：（1）鎖相環(huán)鎖相失敗或者功率同步環(huán)失步；（2）換流器控制系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)時(shí)間延遲累積造成的等效失步。因此，廣義同步穩(wěn)定性意義下的失步可以分為3 種類型：（1）同步機(jī)之間的功角穩(wěn)定性破壞（功角失步）；（2）非同步機(jī)電源的鎖相失敗失步或功率同步環(huán)失步；（3）非同步機(jī)電源的時(shí)延過(guò)長(zhǎng)失步。

新型電力系統(tǒng)背景下的電壓穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在非同步機(jī)電源大量接入對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響。電壓穩(wěn)定性指的是基頻電壓的穩(wěn)定特性，主要關(guān)注電網(wǎng)中的基頻電壓、電流分量及其構(gòu)成的有功功率和無(wú)功功率。非同步機(jī)電源與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)在無(wú)功-電壓特性方面有較大差別，新型電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比也有較大差別，比如電力電子換流器負(fù)荷越來(lái)越多，因此新型電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定特性也隨之改變。非同步機(jī)電源的有功出力和無(wú)功出力一般受電力電子換流器控制，能夠快速地跟蹤其指令值。相比于傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)，從控制的角度來(lái)看，非同步機(jī)電源的控制性能更好，但電壓支撐能力較弱，對(duì)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性需要根據(jù)具體情況進(jìn)行分析。

新型電力系統(tǒng)背景下的頻率穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在非同步機(jī)電源大量接入對(duì)頻率穩(wěn)定性的影響。頻率穩(wěn)定性指的是基頻的穩(wěn)定性。頻率穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在2 個(gè)方面：（1）慣量支撐能力；（2）一次調(diào)頻能力。非同步機(jī)電源的慣量支撐能力和一次調(diào)頻能力隨控制方式的不同而不同，如果按照恒定有功功率控制，那么非同步機(jī)電源的輸出與電網(wǎng)頻率變化是解耦的，這樣非同步機(jī)電源對(duì)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性沒(méi)有任何支撐作用。但如果改變非同步機(jī)電源的控制方式，使其與電網(wǎng)頻率變化產(chǎn)生耦合，那么非同步機(jī)電源對(duì)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生影響。對(duì)于構(gòu)網(wǎng)型非同步機(jī)電源，如果有充足的功率支撐，那么可以實(shí)現(xiàn)設(shè)定的慣量支撐作用和一次調(diào)頻作用。對(duì)于跟網(wǎng)型非同步機(jī)電源，如果有充足的功率支撐，那么當(dāng)外環(huán)功率控制與系統(tǒng)頻率的導(dǎo)數(shù)相關(guān)時(shí)就可以具有慣量支撐作用，但其響應(yīng)速度通常比構(gòu)網(wǎng)型非同步機(jī)電源慢；當(dāng)外環(huán)功率控制與系統(tǒng)頻率偏差相關(guān)時(shí)就可以具有一次調(diào)頻和二次調(diào)頻的作用。

新型電力系統(tǒng)背景下的諧振穩(wěn)定性具有寬頻特性，而傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中的諧振穩(wěn)定性問(wèn)題主要發(fā)生在帶串聯(lián)補(bǔ)償電容器的輸電系統(tǒng)中，且諧振不穩(wěn)定的頻率段主要在次同步頻段。當(dāng)大量非同步機(jī)電源接入電網(wǎng)后，非同步機(jī)電源的控制系統(tǒng)中包含了多個(gè)時(shí)間尺度的控制環(huán)節(jié)，可以在寬頻帶內(nèi)響應(yīng)電網(wǎng)側(cè)干擾，進(jìn)而可以在相當(dāng)寬的頻段內(nèi)產(chǎn)生負(fù)電阻效應(yīng)。寬頻段內(nèi)的負(fù)電阻效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致諧振穩(wěn)定性問(wèn)題的普遍化和寬頻化，即諧振不穩(wěn)定問(wèn)題可以出現(xiàn)在沒(méi)有串聯(lián)補(bǔ)償電容器的電力系統(tǒng)中，且諧振不穩(wěn)定的頻率段可以不局限在次同步頻段，而在很寬泛的頻率范圍內(nèi)。

新型電力系統(tǒng)背景下的短路電流新特性主要是由非同步機(jī)電源產(chǎn)生的。非同步機(jī)電源一般是通過(guò)換流器聯(lián)接到電網(wǎng)的，其在故障狀態(tài)下的輸出電流受電力電子器件過(guò)載能力限制，通常限幅在不大于額定電流1.2倍的水平。因此非同步機(jī)電源大量接入電網(wǎng)后，對(duì)短路電流特性的影響是巨大的。在同步機(jī)電源比例還比較高的場(chǎng)合，非同步機(jī)電源對(duì)短路電流的貢獻(xiàn)幾乎可以忽略；但在非同步機(jī)電源占主導(dǎo)的電力系統(tǒng)中，短路電流特性必須仔細(xì)考慮非同步機(jī)電源的貢獻(xiàn)。

為了應(yīng)對(duì)能源轉(zhuǎn)型對(duì)電力系統(tǒng)提出的挑戰(zhàn)，促進(jìn)新型電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析與控制領(lǐng)域的研究工作并分享該領(lǐng)域的最新學(xué)術(shù)和技術(shù)成果，《電力自動(dòng)化設(shè)備》編輯部精心策劃和組織了本專輯，我很榮幸被邀請(qǐng)擔(dān)任本專輯的特約主編。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)審，本專輯刊出論文30 篇，分為4 個(gè)專欄，分別為新型電力系統(tǒng)廣義同步穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)，新型電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)，新型電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)，新型電力系統(tǒng)寬頻諧振穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)。下面對(duì)這4 個(gè)專欄論文所關(guān)注的問(wèn)題做個(gè)簡(jiǎn)要介紹。

新型電力系統(tǒng)廣義同步穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)專欄刊出論文7 篇，主要關(guān)注的問(wèn)題包括：（1）考慮源端特性的虛擬同步直驅(qū)風(fēng)機(jī)小信號(hào)建模與穩(wěn)定性分析；（2）考慮構(gòu)網(wǎng)型與跟網(wǎng)型逆變器交互的孤島微電網(wǎng)小信號(hào)穩(wěn)定性分析；（3）計(jì)及虛擬慣量與下垂控制的風(fēng)火耦合系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定分析；（4）鎖相環(huán)同步VSC 接入弱網(wǎng)下的低頻動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析模型與機(jī)理研究；（5）面向低頻振蕩分析的直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組阻尼轉(zhuǎn)矩建模；（6）并網(wǎng)VSC 的大擾動(dòng)失穩(wěn)模式；（7）虛擬調(diào)速器對(duì)VSG暫態(tài)功角穩(wěn)定影響機(jī)理分析。

新型電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)專欄刊出論文3 篇，主要關(guān)注的問(wèn)題包括：（1）獨(dú)立型虛擬同步化微電網(wǎng)分布式無(wú)功-電壓二級(jí)控制策略；（2）基于短路比指標(biāo)的風(fēng)電匯集系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；（3）考慮暫態(tài)電壓穩(wěn)定的含高滲透率風(fēng)光的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功規(guī)劃方法。

新型電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)專欄刊出論文5 篇，主要關(guān)注的問(wèn)題包括：（1）基于多新息辨識(shí)的電力系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)慣量估計(jì)方法；（2）基于設(shè)備模型辨識(shí)的新能源電力系統(tǒng)共模頻率特征量化；（3）提升海上風(fēng)電經(jīng)VSC-MTDC 接入的低慣量系統(tǒng)頻率穩(wěn)定綜合控制策略；（4）基于有效慣量分布的電力系統(tǒng)慣量不足概率評(píng)估；（5）基于減載系數(shù)變化的風(fēng)電機(jī)組一次調(diào)頻控制。

新型電力系統(tǒng)寬頻諧振穩(wěn)定性的機(jī)理、分析方法與控制技術(shù)專欄刊出論文15 篇，主要關(guān)注的問(wèn)題包括：（1）計(jì)及網(wǎng)絡(luò)諧振結(jié)構(gòu)的雙饋風(fēng)電場(chǎng)次同步振蕩問(wèn)題分析及抑制；（2）抑制風(fēng)電-柔直外送系統(tǒng)次同步振蕩的并聯(lián)VSC 型次同步阻尼控制器；（3）基于雙饋風(fēng)機(jī)抗阻比的次同步振蕩抑制策略；（4）基于附加頻變?cè)鲆婵刂频娘L(fēng)電-柔性直流輸電系統(tǒng)次同步振蕩抑制方法；（5）直驅(qū)風(fēng)電場(chǎng)中SVG 電壓前饋?zhàn)杩怪貥?gòu)抑制次／超同步振蕩方法；（6）功率同步控制的模塊化多電平換流器阻抗建模及諧振穩(wěn)定性分析；（7）極弱電網(wǎng)下直驅(qū)風(fēng)電并網(wǎng)變流器小信號(hào)建模及穩(wěn)定性運(yùn)行策略分析；（8）基于廣義特征根的MMCHVDC 系統(tǒng)高頻振蕩分析及抑制策略；（9）雙饋風(fēng)機(jī)附加次同步阻尼控制器抑制方法分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)；（10）非理想電網(wǎng)條件下并網(wǎng)逆變器多頻耦合抑制及穩(wěn)定性分析；（11）低電壓穿越期間雙饋風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定性分析與電流分配方法；（12）柔性直流輸電系統(tǒng)接入交流電網(wǎng)的高頻諧振風(fēng)險(xiǎn)運(yùn)行方式辨識(shí)；（13）面向?qū)掝l振蕩抑制的寬頻相量測(cè)量裝置；（14）基于寬頻量測(cè)間諧波潮流計(jì)算的次／超同步振蕩溯源方法；（15）MMC-HVDC直流側(cè)阻抗模型簡(jiǎn)化方法。

衷心感謝論文作者對(duì)本專輯的積極響應(yīng)和大力支持，將最新的研究成果慷慨貢獻(xiàn)于本專輯。感謝《電力自動(dòng)化設(shè)備》編輯部為本專輯的策劃、組織和出版所做的大量而細(xì)致的工作。同時(shí)，還要感謝本專輯的各位特約評(píng)審專家，正是他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和無(wú)私的奉獻(xiàn)提升了本專輯論文的水平并保證了本專輯的高質(zhì)量出版。最后期望本專輯能夠?qū)π滦碗娏ο到y(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的理論研究及相關(guān)工程實(shí)踐起到促進(jìn)和推動(dòng)作用。