具有多个虚拟惯性控制单元的可再生能源并网系统的最小惯性要求评估方法

《IEEE Women in Engineering Magazine》：Minimum inertia requirement assessment method for renewable energy grid-connected systems with multiple virtual inertia control units

　　

摘要：

随着越来越多的可再生能源被整合到电力系统中，系统的惯性水平持续下降，这对频率稳定性构成了严重挑战。现有的方法要么忽略了调速器的死区效应，要么需要迭代模拟，从而导致预测误差过大或计算时间过长。本文提出了一种评估具有多个虚拟惯性控制单元的并网系统最小惯性需求的方法。首先，建立了一个多机频率响应模型，该模型包含了同步发电机、风力涡轮机和光伏储能系统等多种虚拟惯性控制单元。通过线性-指数混合函数明确地捕捉了由死区引起的非线性动态。其次，以最小系统惯性作为优化目标，建立了一个最小惯性评估模型，该模型考虑了多个约束条件，包括系统惯性水平、频率变化率、可用调节容量以及频率极端点。同时，频率响应被分析性地划分为主调节前和主调节后两个阶段，从而实现了无需迭代的直接求解。粒子群优化算法高效地解决了该模型。最后，通过仿真案例研究验证了所提方法的有效性和优越性，实现了低于2%的频率最低点预测误差以及85%更快的计算速度（<15秒）。