周瑩坤，許國(guó)瑞，黃永章

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MGP系統(tǒng)為新能源電網(wǎng)提供慣性的實(shí)驗(yàn)研究

周瑩坤，許國(guó)瑞，黃永章

（新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（華北電力大學(xué)），北京 102206）

隨著電網(wǎng)中新能源的滲透率不斷增加，電網(wǎng)的整體慣性不斷降低，這將威脅到電網(wǎng)頻率穩(wěn)定性。同步電機(jī)對(duì)（Motor-Generator Pair, MGP）系統(tǒng)可以有效解決該問(wèn)題。本文首先介紹了新能源電網(wǎng)的慣性特性，隨后介紹了MGP系統(tǒng)的基本概念，基于MGP系統(tǒng)的功率相位關(guān)系提出源網(wǎng)相位控制方法，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較了光伏系統(tǒng)有無(wú)MGP系統(tǒng)時(shí)的頻率響應(yīng)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MGP系統(tǒng)可以為新能源提供慣性支持，這將提高新能源電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。

高新能源滲透率；電網(wǎng)慣性；同步電機(jī)對(duì)系統(tǒng)；頻率穩(wěn)定性

0 前言

為了保護(hù)全球環(huán)境，降低化石能源比例，使用新能源發(fā)電替換傳統(tǒng)火力發(fā)電廠，提高新能源的比例是一個(gè)重要手段，高滲透率新能源電力系統(tǒng)是未來(lái)電力系統(tǒng)發(fā)展的大趨勢(shì)[1]。然而，新能源的快速發(fā)展也帶來(lái)了一些新的挑戰(zhàn)。新能源發(fā)電一般通過(guò)電力電子變換器接入電網(wǎng)，與傳統(tǒng)的并網(wǎng)方式（如火電機(jī)組）相比，這種方法具有控制快速靈活的特點(diǎn)，但也存在著非線性和慣性不足的缺陷。隨著新能源發(fā)電的不斷滲透，電網(wǎng)中將出現(xiàn)大量并網(wǎng)型電力電子逆變器。相反，傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)的比例會(huì)降低，從而降低電網(wǎng)的旋轉(zhuǎn)備用容量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，進(jìn)而危及電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性[2]。

為了應(yīng)對(duì)新能源發(fā)電帶來(lái)的沖擊和挑戰(zhàn)，大批學(xué)者對(duì)并網(wǎng)逆變器的改進(jìn)控制開(kāi)展了研究[3]。文獻(xiàn)[4]對(duì)風(fēng)場(chǎng)的等效慣性時(shí)間常數(shù)進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)[5]為了使逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)頻率調(diào)節(jié)能力，支撐電網(wǎng)穩(wěn)定性，提出了虛擬慣性控制策略。文獻(xiàn)[6]提出了虛擬同步發(fā)電機(jī)（VSG）方案，在外特性上模擬了同步發(fā)電機(jī)搖擺方程。文獻(xiàn)[7]提出的虛擬同步電機(jī)（VISMA），可以使逆變器體現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)的慣性特性，更好地為系統(tǒng)提供頻率支撐。文獻(xiàn)[8]和[9]，基于同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)模型，在頻率控制上模擬同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量與系統(tǒng)調(diào)頻特性，在電壓控制上，考慮無(wú)功-電壓關(guān)系，以控制電壓穩(wěn)定輸出。文獻(xiàn)[10]綜合考慮到同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)特性，提出了基于同步發(fā)電機(jī)交流側(cè)動(dòng)態(tài)模型的同步逆變器，實(shí)現(xiàn)了同步發(fā)電機(jī)和逆變器在物理與數(shù)學(xué)模型上的等效及VSG的自同步運(yùn)行。文獻(xiàn)[11]提出采用雙饋發(fā)電機(jī)的抽水蓄能電站的虛擬慣性控制，利用雙饋機(jī)組轉(zhuǎn)速可調(diào)的特性調(diào)節(jié)瞬時(shí)功率，但是在水源不足的新能源電場(chǎng)，該方法并不適用。

現(xiàn)有的改進(jìn)都著眼于逆變器的控制策略上，但是上述控制改進(jìn)方法并不能從根本上改變電力電子逆變器的缺陷。對(duì)于光伏發(fā)電，要進(jìn)行虛擬慣性控制必須額外配置儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，其成本分析尚未見(jiàn)報(bào)道。

文獻(xiàn)[12]~[14]提出了一種新的思路，通過(guò)同步電動(dòng)機(jī)-同步發(fā)電機(jī)對(duì)（MGP）系統(tǒng)并網(wǎng)來(lái)改善新能源并網(wǎng)時(shí)的慣性。逆變器不直接連接到電網(wǎng)，而是通過(guò)逆變器-同步電動(dòng)機(jī)-同步發(fā)電機(jī)的方式并網(wǎng)。這種方法可以利用同步發(fā)電機(jī)固有的慣性來(lái)提高新能源并網(wǎng)的慣性。而且，同步發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)可以完全遵循現(xiàn)有的火電機(jī)組的同步發(fā)電機(jī)控制，這將極大地提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，減少了新能源對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

本文首先介紹了MGP系統(tǒng)的工作原理和它能提供的慣性大小。然后，分析了MGP系統(tǒng)有功功率和源網(wǎng)相位差的對(duì)應(yīng)關(guān)系，提出了源網(wǎng)相位控制方法的理論基礎(chǔ)?；谏鲜龇治觯砸粋€(gè)2kW的并網(wǎng)系統(tǒng)為例，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，比較了光伏系統(tǒng)有/無(wú)MGP系統(tǒng)時(shí)的頻率響應(yīng)情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MGP系統(tǒng)可以為新能源提供慣性支持，增強(qiáng)新能源電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。

1 同步電機(jī)與逆變器的慣性分析

同步發(fā)電機(jī)的慣性可以用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量或慣性時(shí)間常數(shù)表示。由于逆變器不包含直接轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，所以描述新能源的慣性時(shí)，用慣性時(shí)間常數(shù)來(lái)表示。

對(duì)于同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子動(dòng)能M可以表示為:

其中，M是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，n是電機(jī)轉(zhuǎn)速。這里默認(rèn)電機(jī)為一對(duì)極。

同步電機(jī)的慣性大小可以用慣性時(shí)間常數(shù)進(jìn)行表示，其表達(dá)式為：

其中，Ng是同步發(fā)電機(jī)的額定容量。

新能源包括風(fēng)電和光伏等，現(xiàn)在都使用逆變器并網(wǎng)。逆變器的慣性來(lái)自逆變器直流側(cè)電容儲(chǔ)存的能量。逆變器的慣性時(shí)間常數(shù)C為：

其中，為逆變器直流側(cè)電容，C為逆變器直流側(cè)電壓，一般在450~800V范圍內(nèi)。Nij為新能源額定容量。對(duì)于由個(gè)單元并聯(lián)組成的新能源電場(chǎng)，它的慣性時(shí)間常數(shù)C'為：

這里假設(shè)同一新能源電場(chǎng)內(nèi)，所有機(jī)組都有相同的慣性時(shí)間常數(shù)，則C'=C。

假定一臺(tái)900MW的同步發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)M為6.5s[15]。對(duì)于一個(gè)包含450臺(tái)2MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)的900MW風(fēng)電場(chǎng)，取C的平均值為625V，=0.1F，該900MW風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的慣性時(shí)間常數(shù)為0.016s，M/C'=406.25。由此可知，新能源機(jī)組大規(guī)模接入電網(wǎng)將大大降低電網(wǎng)的慣性。

2 MGP系統(tǒng)基本特性

MGP系統(tǒng)的原理如圖1所示。在新能源電場(chǎng)的末端，增加了一組由同步電動(dòng)機(jī)和同步發(fā)電機(jī)組成的電機(jī)對(duì)，然后并到電網(wǎng)中?？紤]到新能源電場(chǎng)的總?cè)萘客ǔ＿_(dá)到兆瓦級(jí)，普通直流電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)很難做到這一點(diǎn)，而同步發(fā)電機(jī)的現(xiàn)有容量可以達(dá)到幾百兆瓦，所以發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)都設(shè)計(jì)為同步電機(jī)。

圖1 MGP原理圖

對(duì)于MGP系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)子慣性是由轉(zhuǎn)子質(zhì)量和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速?zèng)Q定的。當(dāng)MGP系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其慣性可以近似為一個(gè)常數(shù)，通過(guò)計(jì)算可知，其慣性的大小約為同容量火電機(jī)組慣性的65%[15]。

因?yàn)镸GP的兩臺(tái)同步機(jī)同軸連接，可以假定兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速變化均相同，而且兩臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)子的穩(wěn)態(tài)機(jī)械轉(zhuǎn)矩也相同。所以可以假定兩臺(tái)電機(jī)使用各自的電磁方程和電磁轉(zhuǎn)矩，使用同一機(jī)械系統(tǒng)。假定兩臺(tái)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)為G，M，電磁轉(zhuǎn)矩為eG，eM，轉(zhuǎn)子角為G，M，阻尼系數(shù)是DG，DM，得到：

圖2 MGP系統(tǒng)機(jī)械模型框圖

在上述分析的基礎(chǔ)上可得MGP系統(tǒng)模型圖如圖3所示，其中source和grid是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的端電壓；source，grid是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)定子電流；Δm，ΔG是電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度的變化；Δ是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速變化。發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)各自有一套電磁系統(tǒng)，可以計(jì)算機(jī)械系統(tǒng)輸入的電磁轉(zhuǎn)矩。進(jìn)而可以計(jì)算MGP系統(tǒng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置。兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置相同。同時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速是兩機(jī)電氣部分的輸入，參與電磁轉(zhuǎn)矩的計(jì)算。

圖3 MGP系統(tǒng)建模結(jié)構(gòu)

3 MGP系統(tǒng)功角特性與控制方法

（1）MGP轉(zhuǎn)子角與功率變化對(duì)應(yīng)關(guān)系

對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)它傳輸?shù)挠泄β士梢院?jiǎn)化為（7）式：

其中，G是發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓，Gd是發(fā)電機(jī)定子d軸電抗，G是發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角。

MGP系統(tǒng)的功率變化和轉(zhuǎn)子角之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖4所示（假設(shè)物理位置上兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的角度差為0，因?yàn)閮膳_(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸是耦合的）。如圖5所示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以得到MGP系統(tǒng)傳輸?shù)挠泄β屎推鋬啥穗妷翰畹膶?duì)應(yīng)關(guān)系。

圖4 MGP轉(zhuǎn)子角關(guān)系

圖5 調(diào)節(jié)新能源和電網(wǎng)相位角時(shí)有功功率曲線

（1）控制方法

根據(jù)上文分析所得MGP系統(tǒng)兩臺(tái)同步電機(jī)的功角特性，可以采用如圖6（a）所示，通過(guò)采集電網(wǎng)頻率作為變頻器的輸出電壓頻率的參考值，然后直接改變相位差來(lái)控制功率傳輸。反饋系統(tǒng)的算法如圖6（b）所示，測(cè)量電網(wǎng)電壓（發(fā)電機(jī)側(cè)）的頻率與相位電壓，傳輸功率可以通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓和電動(dòng)機(jī)端電壓相位差來(lái)控制。

圖6 MGP系統(tǒng)頻率反饋控制框圖

圖中：

g：電機(jī)機(jī)端電壓

g：發(fā)電機(jī)輸出電流

g：輸電線路等效電抗

：MGP系統(tǒng)輸出有功功率

G：頻率調(diào)整模塊（使用PI控制）

Δ：頻率調(diào)節(jié)量

ref：MGP系統(tǒng)輸出有功功率參考值

g：電網(wǎng)電壓的角頻率

g：電網(wǎng)電壓相位

grid：電網(wǎng)電壓頻率

ref：變頻器輸出電壓的頻率參考值

Δ：相位調(diào)整量

直接采集頻率反饋調(diào)節(jié)相位控制有功的方法，對(duì)于設(shè)備的測(cè)量精度要求非常高。在仿真中可以輕易實(shí)現(xiàn)的控制方法，在實(shí)驗(yàn)中由于設(shè)備精度的限制，并不容易實(shí)現(xiàn)。但是通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器輸出電壓的頻率，也可以改變MGP系統(tǒng)兩端電壓的相位差。由此可以考慮將相位從直接調(diào)節(jié)量改為間接調(diào)節(jié)量，以避免控制系統(tǒng)對(duì)于頻率敏感度過(guò)大的問(wèn)題。

基于上述分析，本文提出如圖7所示的功率反饋控制系統(tǒng)。測(cè)量計(jì)算系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出的實(shí)際有功與有功給定值之間的差，通過(guò)PI調(diào)節(jié)計(jì)算出頻率調(diào)節(jié)量并以此作為反饋，在控制系統(tǒng)中計(jì)算變頻器頻率參考值，對(duì)變頻器頻率進(jìn)行微調(diào)，通過(guò)調(diào)頻來(lái)調(diào)節(jié)相位差，進(jìn)而控制功率輸出。

圖7 基于功率反饋的改進(jìn)控制方式

4 MGP系統(tǒng)慣性支撐能力實(shí)驗(yàn)分析

為了證實(shí)MGP系統(tǒng)的慣性支持能力，此處開(kāi)展了如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。在設(shè)定源端功率波動(dòng)時(shí)，分析光伏系統(tǒng)帶有/不帶有MGP系統(tǒng)時(shí)，新能源輸出端口電壓的頻率響應(yīng)情況。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖8所示。

圖8 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

如圖8所示，兩臺(tái)2kW的同步電機(jī)分別作為同步電動(dòng)機(jī)和同步發(fā)電機(jī)。使用調(diào)壓器加整流器作為同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，30kW的變頻器用來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。使用錄波儀（橫河DL850）用來(lái)測(cè)量發(fā)電機(jī)傳送到電網(wǎng)的功率以及并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻率，PLC用于計(jì)算和通信。光伏發(fā)電系統(tǒng)（PV）由一個(gè)直流電源（IT6726V）和一臺(tái)逆變器模擬。詳細(xì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1和表2。

表1 實(shí)驗(yàn)中電機(jī)的部分參數(shù)

表2 光伏系統(tǒng)和MGP的實(shí)驗(yàn)參數(shù)

（1）帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟：

1）打開(kāi)K4，通過(guò)變頻器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)直到MGP達(dá)到同步速。然后，閉合K1，K3，將MGP系統(tǒng)和負(fù)載連接。

2）設(shè)定負(fù)載值為1200W。

3）將負(fù)載值從1200W變?yōu)?W，觀察MGP系統(tǒng)輸出電壓（母線電壓）的頻率變化。

4）將負(fù)載值從0W變?yōu)?200W，觀察MGP系統(tǒng)輸出電壓（母線電壓）的頻率變化。

5）將MGP系統(tǒng)并網(wǎng)變?yōu)镻V系統(tǒng)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。

在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到大約3.2s時(shí)，設(shè)定負(fù)載突變，MGP系統(tǒng)和PV系統(tǒng)的有功功率也會(huì)隨之變化，此處測(cè)量母線電壓的頻率變化過(guò)程，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9所示。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，母線電壓的頻率隨著負(fù)荷的減小/增加而增加/降低。通過(guò)對(duì)比可以看出，在負(fù)荷突減，頻率突增的過(guò)程中，MGP系統(tǒng)可以將PV系統(tǒng)的輸出電壓的頻率波動(dòng)最大值減少一倍以上，MGP系統(tǒng)的頻率波動(dòng)明顯低于光伏系統(tǒng)。同時(shí)從對(duì)比結(jié)果還可以看出，MGP系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)恢復(fù)過(guò)程更快。這些結(jié)果表明MGP系統(tǒng)能為新能源提供慣性支持，增強(qiáng)新能源電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。

圖9 帶負(fù)載實(shí)驗(yàn)?zāi)妇€電壓頻率

（2）并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)步驟：

1）打開(kāi)K3，通過(guò)變頻器啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)直到MGP達(dá)到同步速。啟動(dòng)圖6（b）所示控制系統(tǒng)控制功率傳輸，利用暗燈法，閉合K2，K4將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。

2）設(shè)置發(fā)電機(jī)的功率參考值為1200W，調(diào)節(jié)比例系數(shù)直到系統(tǒng)穩(wěn)定。

3）將有功參考值從1200W降低到0W，觀察MGP系統(tǒng)向電網(wǎng)傳輸功率和母線電壓頻率的變化。

4）將MGP系統(tǒng)變?yōu)镻V系統(tǒng)并網(wǎng)，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。其中輸出功率可以通過(guò)直流電源輸出電壓控制。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖10所示。由于g的存在，可以看出，有功功率降低的同時(shí)，母線電壓頻率也隨之降低。從比較結(jié)果來(lái)看，MGP系統(tǒng)可以將PV系統(tǒng)的輸出電壓的頻率波動(dòng)最大值減少接近一倍，可見(jiàn)MGP系統(tǒng)的頻率波動(dòng)明顯小于光伏系統(tǒng)，MGP系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)恢復(fù)過(guò)程也更快。這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與帶載實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相似。這些結(jié)果同樣表明MGP系統(tǒng)能為新能源提供慣性支持，增強(qiáng)新能源電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。

圖10 并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)妇€電壓頻率

5 結(jié)論

本文分析了當(dāng)前能源和環(huán)境現(xiàn)狀，闡述了建設(shè)高滲透可再生能源電網(wǎng)的必要性。然后分析了新能源高滲透率下給電網(wǎng)帶來(lái)的潛在問(wèn)題。討論了這些問(wèn)題的解決方案—MGP系統(tǒng)，并用實(shí)驗(yàn)分析了其慣性，得出結(jié)論如下：

（1）提出了MGP系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)該數(shù)學(xué)模型，建立了源電網(wǎng)相位差和MGP系統(tǒng)的有功功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系；

（2）對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MGP系統(tǒng)能夠?yàn)樾履茉刺峁T性支持，增強(qiáng)新能源電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。

[1] Lasseter, R. H. Microgrids and distributed generation[J].Journal of Energy Engineering,2007, 133(3): 144-149.

[2] Heydt, Gerald Thomas. The next generation of power distribution systems[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2010, 1(3): 225-235.

[3] Soni, Nimish, Suryanarayana Doolla, and Mukul C. Chandorkar. Improvement of transient response in microgrids using virtual inertia[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2013, 28(3): 1830-1838.

[4] 李世春, 鄧長(zhǎng)虹, 龍志君, 周沁, 鄭峰. 風(fēng)電場(chǎng)等效虛擬慣性時(shí)間常數(shù)計(jì)算[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2016, 40(07):22-29.

[5] Xiang-Zhen, Yang. Control strategy for virtual synchronous generator in microgrid[C].Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies (DRPT), 2011 4th International Conference on. IEEE, 2011.

[6] Visscher, K., and S. W. H. De Haan. Virtual synchronous machines (VSG’s) for frequency stabilisation in future grids with a significant share of decentralized generation[C].CIRED Seminar 2008: SmartGrids for Distribution. 2008.

[7] Beck, Hans-Peter, and Ralf Hesse. Virtual synchronous machine[C].2007 9th International Conference on Electrical Power Quality and Utilisation. IEEE, 2007.

[8] Shintai, Toshinobu, Yushi Miura, and Toshifumi Ise. Oscillation damping of a distributed generator using a virtual synchronous generator[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2014, 29(2): 668-676.

[9] Alipoor, Jaber, Yushi Miura, and Toshifumi Ise. Power system stabilization using virtual synchronous generator with alternating moment of inertia[J].IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics 2015,3(2): 451-458.

[10] Zhong, Qing-Chang, and George Weiss. Synchronverters: Inverters that mimic synchronous generators[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011, 58(4): 1259-1267.

[11] 李輝, 劉海濤, 宋二兵, 肖洪偉, 駱林, 黃智欣. 雙饋抽水蓄能機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻的改進(jìn)虛擬慣性控制策略[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2017,41(10):58-65.

[12] Wei S., Zhou Y., Xu G., & Huang, Y. Motor-generator pair: a novel solution to provide inertia and damping for power system with high penetration of renewable energy[J]. Iet Generation Transmission& Distribution. 2017, 11(7): 1839-1847.

[13] Wei, S. Zhou,Y. Li,S. and Huang ,Y. A possible configuration with motor-generator pair for renewable energy integration[J]. CSEE Journal of Power and Energy Systems, 2017, 3(1): 93-100.

[14] 衛(wèi)思明, 黃永章. 風(fēng)電采用MGP并網(wǎng)的小干擾建模和阻尼特性[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2017, 41(22): 16-25.

[15] Kundur, Prabha.Power system stability and control. Eds. Neal J. Balu, and Mark G. Lauby. Vol. 7. New York: McGraw-hill, 1994.

Experiment Analysis on Motor-Generator Pair System for Providing Inertia for Power System with Renewable Energy

ZHOU Yingkun, XU Guorui, HUANG Yongzhang

(State Key Laboratory for Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University), Beijing 102206, China)

With the increasing of penetration of renewable energy, the whole inertia of the power system is declining, which will endanger the frequency stability. Motor-Generator Pair (MGP) system can deal with these problems efficiently. In this paper, the basic working principle of MGP system is introduced firstly, then the theoretical basis of source-grid phase control method is proposed. The frequency response of PV system with/without MGP system is compared by experiment. The results show that the MGP system can provide inertia support for renewable energy, which can increase frequency stability for renewable energy power grid.

high renewable energy penetration; inertia of power grid; Motor-Generator Pair system; frequency stability

TM341

A

1000-3983(2018)06-0012-06

國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(5201011600TS)國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目(XT71-18-041)

2017-12-16

周瑩坤（1990-），華北電力大學(xué)。電氣與電子工程學(xué)院，電氣與通信工程專業(yè)，博士研究生在讀，主要研究方向?yàn)楦邼B透率新能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。