基于改进虚拟同步发电机控制器的可再生能源电力系统暂态稳定性增强研究

《Scientific Reports》：Stability-aware social welfare optimization for renewable power dispatch with virtual synchronous generators

　　

摘要

在过去的几十年中，电力系统内可再生能源发电技术的实施有了大幅增长，这是因为需要提供可持续且环境友好的发电方式，以替代传统模式。然而，可再生能源发电的不可预测性要求实施适当的需求管理技术。因此，基于需求响应的调度算法，如社会福利最大化，在电力系统的调度规划阶段越来越受到关注，以缓解这一问题。然而，对于极短时间或实时平衡，系统不得不依赖其固有的惯性。传统热电厂利用同步发电机产生可观的旋转惯性，因此由于负荷波动、发电变化和电气系统故障导致的实时扰动，它们能够应对实时干扰。为了解决富可再生能源系统面临的这些挑战，虚拟同步发电机理论已被证明是一种潜在的解决方案。虚拟惯性和阻尼参数是通过软件定义的，但受到变流器功率额定值和控制环路带宽的限制。此外，过高的虚拟惯性设置可能导致快速扰动下的动态响应缓慢或不稳定。本文重新审视了VSG方法，旨在通过附加闭环控制电路扩展VSG的可控性范围，自适应增强固有软件惯性，从而提高VSG增强型可再生能源系统的暂态稳定性。此外，采用VSG开发的可再生能源模型被用于IEEE 30节点基准系统，并结合基于需求响应的社会福利优化算法，证明了在最恶劣的故障条件和电气故障情况下，临界切除时间值的改善。DEQPSO算法基于差分进化（DE）算法与量子粒子群优化（QPSO）算法的结合，非常适合解决本研究中涉及的优化问题，其中不仅涉及静态运行约束，还涉及暂态稳定性约束。在此方面，本研究旨在将采用VSG控制器的可再生能源整合到电力系统中，以提高其暂态稳定性和可靠性。