大容量电力系统中基于逆变器的资源的动态特性.第1部分:基于逆变器的电源与低短路比交流网络的互连

[中文适用范围]： 随着逆变器基于的可再生能源发电资源的使用增加，低短路比交流网络的使用变得越来越普遍。考虑到短路比在稳定性分析中的优势，低短路比是描述弱交流电网的一个重要指标。本文档侧重于将逆变器基于的资源互联到低短路比交流电网的技术和标准化方面。描述了具有或不具有高比例逆变器资源的低短路比交流电网的明确定义及其计算方法。讨论了传统建模和分析方法对低短路比交流电网的适用性。重新检查了一些新的特性和挑战，并研究了一些适应的控制策略。本文档涵盖了以下主要方面： 在定义弱交流电网方面，例如（X/R）比、电压灵敏度、系统惯量和短路比（SCR）是重要的特性。本文档使用了IEEE Std 1204-1997和CIGRE B4.62 TB671中对低短路比交流电网的定义。 分析了低短路比交流电网中逆变器基于资源的稳定性挑战，包括复杂的静态电压控制、故障穿越情况下的失效风险、强控制相互作用和不稳定性。 在识别低短路比交流电网方面，介绍了几种应用短路比类指标。对于单个并网风力发电场系统，介绍了基于故障电流的计算方法和基于等效电路的计算方法，使得任何给定的风力发电场和电网拓扑的SCR计算成为可能。对于多并网风力发电场系统，提出了基于特征值分解的广义短路比（gSCR），并将其与等效短路比（ESCR）、组合短路比（CSCR）和加权短路比（WSCR）等其他方法进行了比较。 在大规模逆变器基于资源集成方面，阐述了稳态稳定性分析方法，包括P-V曲线、Q-V曲线和电压灵敏度分析。解释了可再生能源源的常规控制策略。提出了专为光伏面板设计的自适应控制器，可在弱电网条件下最大化光伏站的输出能力。最后，illustrated了中国最近发生的稳态电压稳定性问题。 在大规模逆变器基于资源集成后的低短路比交流电网暂态稳定性问题方面，讨论了需要讨论的相关问题和现象。在低SCR交流电网中，欠电压穿越（UVRT）、过电压穿越（OVRT）和多故障穿越很容易发生，这带来了故障穿越的失败风险。描述了电磁瞬态仿真以补充正序均方根（RMS）仿真，并考虑了RMS模型的缺点以及如何在仿真中识别它们。 在大规模逆变器基于资源集成后的低短路比交流电网振荡稳定性问题方面，使用了基于阻抗的方法来分析系统稳定性。对于逆变器建模，建立了三种典型的逆变器模型：a) 仅考虑电流控制器（CC）；b) 考虑CC和锁相环（PLL）；c) 考虑CC、PLL和电压控制器（VC）。基于阻抗分析方法，讨论了PLL、CC、逆变器数量、交流电网SCR的影响。最后，提出了额外的有源阻尼控制方法以抑制振荡现象。 本文档讨论了将逆变器基于的资源连接到弱短路比交流电网的挑战、关键技术问题和新兴技术。存在稳态稳定性问题、暂态稳定性问题和振荡稳定性问题，这些是与逆变器基于资源或传统发电机最显著的区别，因此给运行、控制、保护等带来了新的挑战。因此，需要技术解决方案。潜在解决方案将包括新技术、方法和实践，以便为电力系统提供更大的灵活性并提高效率。 预计本文档还可为相关问题的进一步标准化提供指导。 [外文原描述]： IEC TR 63401-1:2022(E) discusses the challenges of connecting inverter-based resources to low short circuit ratio AC networks, key technical issues and emerging technologies. There are the steady-state stability issue, transient state stability issue, and oscillatory stability issue, which are the most distinct differences compared to inverter-based resources or traditional generators, and accordingly brings new challenges to operation, control, protection, etc. Therefore, technical solutions are needed. The potential solutions will include new technologies, methods and practices, in order to provide more flexibility and improve the efficiency of power systems. It is expected that this document can also provide guidance for further standardization on relevant issues