书名：风电高占比电力系统动态稳定分析与功率支撑技术
书号：978-7-5198-9553-2
定价：55元
作者：张祥宇
出版时间：2025-12-11
出版社：中国电力出版社
页码： 208    字数(千字)：212
开本：特16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

编辑推荐

本书针对大规模新能源并网导致系统稳定支撑性能下降的问题，提出改善 系统频率波动、功率振荡的综合稳定控制技术，突破目前困扰新型电力系统动 态稳定的关键技术瓶颈。本文结合理论分析与具体算例，以风电、储能为研究 对象，建立风储并网系统动态模型，论述新能源的最大功率跟踪控制、虚拟惯 量控制、一次调频控制、电压稳定支撑控制、无功阻尼控制及虚拟弹性联轴控 制技术对新能源电力系统的动态稳定性的影响及支撑作用，提出综合改善系统 稳定性的控制策略，保障大规模新能源安全消纳。

产品特色

结合当前新型电力系统中风电大规模并网存在的并网安全问题，融入作者团队多年累积的科研成果，阐述了风电、储能的建模方法，分析了风电高占比电力系统的频率稳定、电压稳定及功率振荡的机理及先进控制策略，为风电高渗透接入电网及安全消纳提供了技术支撑。

内容介绍

本书主要讲述变速风电机组、储能的基本工作原理与风储并网发电系统的多目标主动支撑控制策略，重点分析风储并网发电系统的建模、频率响应特性、电压响应特性及功率振荡特性，提出风电、储能的虚 拟惯量与一次调频协同控制策略，并考虑含虚拟惯量的新能源电力系统的电压及阻尼特性，提出利用无功阻尼、虚拟轴系耦合实现风储多目标并网主动支撑功能融合，综合提升新能源高占比电力系统的频率、电 压稳定性及振荡阻尼特性，为大规模新能源安全高效消纳提供技术参考。 本书可作为电气工程领域技术人员和高校电气工程专业高年级本科生、研究生的参考书。
本书适用于本书可作为电气工程领域技术人员和高校高年级本科生、研究生的参考书。

前言

为应对资源制约、生态环境等突出问题，我国已将提升新能源发电规模写 入国民经济和社会发展规划纲要。在功率跟踪控制下，与电网电气解耦的新能 源不仅会引入随机功率扰动，还会使系统陷入缺乏频率、阻尼支持的困境。加 之直流输电、大功率负荷的快速发展，新能源汇集区域电网，如新疆哈密、 广东南澳等，已出现多起振荡事件，成为威胁电网及电气设备安全运行的重要 问题。 本书针对大规模新能源并网导致系统稳定支撑性能下降的问题，提出改善 系统频率波动、功率振荡的综合稳定控制技术，突破目前困扰新型电力系统动 态稳定的关键技术瓶颈。本文结合理论分析与具体算例，以风电、储能为研究 对象，建立风储并网系统动态模型，论述新能源的最大功率跟踪控制、虚拟惯 量控制、一次调频控制、电压稳定支撑控制、无功阻尼控制及虚拟弹性联轴控 制技术对新能源电力系统的动态稳定性的影响及支撑作用，提出综合改善系统 稳定性的控制策略，保障大规模新能源安全消纳。 本书在绪论部分概述了风电、储能并网支撑技术的发展现状，介绍了新能 源并网支撑目前存在的技术难点和突破方向。第 1 章阐述了双馈风电机组、永 磁直驱风电机组的工作原理、建模及基础控制系统。第 2 章介绍了风电、储能 虚拟惯量和新能源基地区域电网惯量的量化评估方法，分析了含虚拟惯量新能 源高占比区域电网的频率安全关键指标，并提出了包含虚拟惯量和一次调频功 能的风储系统频率支撑控制策略，为新能源电力系统的频率支撑提供可行方案。 第 3 章分析了风电高占比系统的电压稳定性，提出了风电并网系统的短路比需 求以及构网型风电并网系统的短路比计算方法，基于系统短路比需求提出了构 网型风电机组的虚拟暂态电抗设计方法以及电压稳定支撑控制策略，并分析了 风电机组无功调节对系统阻尼的影响，进一步完善新能源的并网支撑功能。第 4 章介绍了频率主动支撑控制下系统的动态稳定性，分析了虚拟惯量对互联电网 稳定性的影响规律，以及一次调频与阻尼控制间的耦合关系，并提出了虚拟惯 量与一次调频参数设计方法。第 5 章针对构网型控制技术，引入了虚拟联轴控 制环节，提出了构网型风储并网系统的虚拟联轴弹性耦合控制技术，建立了风 机、储能与同步发电机组间的虚拟轴系弹性耦合关系，实现高效转移暂态能量， 提高系统的稳定性，为解决构网型控制系统中虚拟惯量和阻尼参数存在的设计 矛盾提供可行的解决方案。

目录

0绪论
01 概述
02 虚拟惯性与阻尼控制技术
03 虚拟同步运行下的多目标暂态稳定控制
04 风电高占比区域电网的振荡能量捕获与机械减振控制
1 风电高占比区域电网建模与控制
11 概述
12 双馈风电机组模型及控制系统
121 双馈感应发电机的运行原理
122 双馈感应发电机的数学模型
123 双馈风电机组变流器的数学模型
124 双馈风电机组的控制系统
13 永磁风电机组模型及控制系统
131 永磁风电机组的运行原理
132 永磁同步发电机的数学模型
133 永磁风电机组变流器的数学模型
134 永磁风电机组的控制系统
2 风电高占比区域电网的频率稳定与支撑控制
21 概述
22 风电高占比区域电网频率稳定机理
221 频率变化率安全指标及需求
222 频率变化量安全指标及需求
23 变速风电机组与储能的虚拟惯量
231 风电机组的虚拟惯量评估
232 储能的虚拟惯量评估
24 风储频率协同控制
241 风电机组的虚拟惯性控制
242 风储频率协同控制
25 仿真算例
251 频率响应模型分析验证
252 风储协同快速频率响应效果测试
3 风电高占比系统的电压稳定性与支撑控制
31 概述
32 电压薄弱环节分析
33 风电送出系统的短路比计算
331 传统短路比定义
332 功率传输极限下的短路比需求
333 电压跌落深度对系统短路比的需求
334 构网型风电送出系统短路比计算
34 构网型控制的暂态电抗参数设计
341 虚拟暂态电抗参数设计
342 构网型风电机组的电压稳定支撑控制
35 无功阻尼控制
351 无功阻尼控制原理分析
352 无功阻尼控制器
36 仿真算例
361 风电并网系统电压薄弱环节仿真
362 风电并网系统短路比需求仿真
363 构网型电压稳定支撑控制仿真
364 无功阻尼控制仿真
4 频率主动支撑下风电高占比系统的稳定性分析
41 概述
42 虚拟惯量对系统功率振荡的影响
421 风电高占比区域电网的稳定性
422 多区域互联电网的稳定性
43 一次调频对系统阻尼的影响
431 构网型控制的阻尼与一次调频耦合特性
432 虚拟调速控制下阻尼与一次调频的耦合特性
44 风电机组的虚拟惯量与一次调频参数设计
45 仿真案例
451 多区域互联电网的稳定性仿真
452 一次调频对系统阻尼的影响仿真
453 虚拟惯量与一次调频参数协调设计仿真验证
5 构网型风电机组的虚拟轴系耦合与功率振荡抑制
51 概述
52 构网型风电机组的虚拟联轴
521 含构网型风电机组的单自由度区域电网建模与稳定性
522 虚拟联轴耦合下多自由度区域电网建模与稳定性
53 虚拟联轴对系统固有频率的影响
531 线性虚拟联轴对系统固有频率的影响
532 非线性虚拟联轴对系统固有频率的影响
54 虚拟联轴对系统振荡能量的影响
55 基于虚拟联轴构网型风电机组的功率振荡抑制技术
551 低频振荡分析
552 风储锁相弹性耦合下系统次同步振荡抑制技术
参考文献