構建新型電力系統(tǒng)主要有兩方面的技術挑戰(zhàn)。第一方面的技術挑戰(zhàn)是如何在全時間尺度上實現(xiàn)電力電量的平衡。因為以太陽能、風能為代表的新能源具有波動性和間隙性等不可控特性，導致大規(guī)模新能源接入電網后對大電網的功率平衡和能量平衡構成重大挑戰(zhàn)，特別是長周期（比如數(shù)周）的功率平衡和能量平衡。第二方面的技術挑戰(zhàn)是新型電力系統(tǒng)的動態(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)運行和控制的模式。電氣特性上，基于主流技術的太陽能發(fā)電和風能發(fā)電都屬于非同步機電源，非同步機電源的同步機制和動態(tài)特性不同于傳統(tǒng)的同步發(fā)電機，導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 個方面：（1）傳統(tǒng)的同步機之間的同步穩(wěn)定性；（2）同步機電源與非同步機電源之間的同步穩(wěn)定性；（3）非同步機電源之間的同步穩(wěn)定性。廣義同步穩(wěn)定性只關注基頻功率的傳遞關系，考察的是電網中的基頻電壓和電流特性，但非基頻分量有可能對非同步機電源的同步控制器（如鎖相環(huán)和功率同步環(huán)等）產生影響。根據(jù)目前的工程經驗，造成非同步機電源失去同步穩(wěn)定性的主要原因有2個：（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）同步機之間的功角穩(wěn)定性破壞（功角失步）；（2）非同步機電源的鎖相失敗失步或功率同步環(huán)失步；（3）非同步機電源的時延過長失步。

新型電力系統(tǒng)背景下的電壓穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在非同步機電源大量接入對電壓穩(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，主要關注電網中的基頻電壓、電流分量及其構成的有功功率和無功功率。非同步機電源與傳統(tǒng)同步發(fā)電機在無功-電壓特性方面有較大差別，新型電力系統(tǒng)的負荷特性與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)相比也有較大差別，比如電力電子換流器負荷越來越多，因此新型電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定特性也隨之改變。非同步機電源的有功出力和無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，從控制的角度來看，非同步機電源的控制性能更好，但電壓支撐能力較弱，對系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性需要根據(jù)具體情況進行分析。

新型電力系統(tǒng)背景下的頻率穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在非同步機電源大量接入對頻率穩(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 個方面：（1）慣量支撐能力；（2）一次調頻能力。非同步機電源的慣量支撐能力和一次調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，那么非同步機電源的輸出與電網頻率變化是解耦的，這樣非同步機電源對電網的頻率穩(wěn)定性沒有任何支撐作用。但如果改變非同步機電源的控制方式，使其與電網頻率變化產生耦合，那么非同步機電源對電網的頻率穩(wěn)定性會產生影響。對于構網型非同步機電源，如果有充足的功率支撐，那么可以實現(xiàn)設定的慣量支撐作用和一次調頻作用。對于跟網型非同步機電源，如果有充足的功率支撐，那么當外環(huán)功率控制與系統(tǒng)頻率的導數(shù)相關時就可以具有慣量支撐作用，但其響應速度通常比構網型非同步機電源慢；當外環(huán)功率控制與系統(tǒng)頻率偏差相關時就可以具有一次調頻和二次調頻的作用。

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)定性問題主要發(fā)生在帶串聯(lián)補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。當大量非同步機電源接入電網后，非同步機電源的控制系統(tǒng)中包含了多個時間尺度的控制環(huán)節(jié)，可以在寬頻帶內響應電網側干擾，進而可以在相當寬的頻段內產生負電阻效應。寬頻段內的負電阻效應會導致諧振穩(wěn)定性問題的普遍化和寬頻化，即諧振不穩(wěn)定問題可以出現(xiàn)在沒有串聯(lián)補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。

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電源產生的。非同步機電源一般是通過換流器聯(lián)接到電網的，其在故障狀態(tài)下的輸出電流受電力電子器件過載能力限制，通常限幅在不大于額定電流1.2倍的水平。因此非同步機電源大量接入電網后，對短路電流特性的影響是巨大的。在同步機電源比例還比較高的場合，非同步機電源對短路電流的貢獻幾乎可以忽略；但在非同步機電源占主導的電力系統(tǒng)中，短路電流特性必須仔細考慮非同步機電源的貢獻。

為了應對能源轉型對電力系統(tǒng)提出的挑戰(zhàn)，促進新型電力系統(tǒng)動態(tài)特性分析與控制領域的研究工作并分享該領域的最新學術和技術成果，《電力自動化設備》編輯部精心策劃和組織了本專輯，我很榮幸被邀請擔任本專輯的特約主編。經過嚴格評審，本專輯刊出論文30 篇，分為4 個專欄，分別為新型電力系統(tǒng)廣義同步穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術，新型電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術，新型電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術，新型電力系統(tǒng)寬頻諧振穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術。下面對這4 個專欄論文所關注的問題做個簡要介紹。

新型電力系統(tǒng)廣義同步穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術專欄刊出論文7 篇，主要關注的問題包括：（1）考慮源端特性的虛擬同步直驅風機小信號建模與穩(wěn)定性分析；（2）考慮構網型與跟網型逆變器交互的孤島微電網小信號穩(wěn)定性分析；（3）計及虛擬慣量與下垂控制的風火耦合系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定分析；（4）鎖相環(huán)同步VSC 接入弱網下的低頻動態(tài)穩(wěn)定性分析模型與機理研究；（5）面向低頻振蕩分析的直驅風電機組阻尼轉矩建模；（6）并網VSC 的大擾動失穩(wěn)模式；（7）虛擬調速器對VSG暫態(tài)功角穩(wěn)定影響機理分析。

新型電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術專欄刊出論文3 篇，主要關注的問題包括：（1）獨立型虛擬同步化微電網分布式無功-電壓二級控制策略；（2）基于短路比指標的風電匯集系統(tǒng)穩(wěn)定性分析；（3）考慮暫態(tài)電壓穩(wěn)定的含高滲透率風光的電網動態(tài)無功規(guī)劃方法。

新型電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術專欄刊出論文5 篇，主要關注的問題包括：（1）基于多新息辨識的電力系統(tǒng)節(jié)點慣量估計方法；（2）基于設備模型辨識的新能源電力系統(tǒng)共模頻率特征量化；（3）提升海上風電經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)慣量不足概率評估；（5）基于減載系數(shù)變化的風電機組一次調頻控制。

新型電力系統(tǒng)寬頻諧振穩(wěn)定性的機理、分析方法與控制技術專欄刊出論文15 篇，主要關注的問題包括：（1）計及網絡諧振結構的雙饋風電場次同步振蕩問題分析及抑制；（2）抑制風電-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）基于雙饋風機抗阻比的次同步振蕩抑制策略；（4）基于附加頻變增益控制的風電-柔性直流輸電系統(tǒng)次同步振蕩抑制方法；（5）直驅風電場中SVG 電壓前饋阻抗重構抑制次／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）極弱電網下直驅風電并網變流器小信號建模及穩(wěn)定性運行策略分析；（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）雙饋風機附加次同步阻尼控制器抑制方法分析與優(yōu)化設計；（10）非理想電網條件下并網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電機組穩(wěn)定性分析與電流分配方法；（12）柔性直流輸電系統(tǒng)接入交流電網的高頻諧振風險運行方式辨識；（13）面向寬頻振蕩抑制的寬頻相量測量裝置；（14）基于寬頻量測間諧波潮流計算的次／超同步振蕩溯源方法；（15）MMC-HVDC直流側阻抗模型簡化方法。

衷心感謝論文作者對本專輯的積極響應和大力支持，將最新的研究成果慷慨貢獻于本專輯。感謝《電力自動化設備》編輯部為本專輯的策劃、組織和出版所做的大量而細致的工作。同時，還要感謝本專輯的各位特約評審專家，正是他們嚴謹?shù)膽B(tài)度和無私的奉獻提升了本專輯論文的水平并保證了本專輯的高質量出版。最后期望本專輯能夠對新型電力系統(tǒng)動態(tài)特性的理論研究及相關工程實踐起到促進和推動作用。