电力系统电力电子化的关键技术-第9页-北极星输配电网

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例如，我国蒙东呼贝系统的大型火电机组群一部分通过HVDC送出，一部分通过混合串补的交流线路送出，多个电厂的多台机组的多个模态呈现出弱的电气阻尼。在这种情况下，尽管该系统不会因电气扰动激发机组轴系扭振模态的发散振荡，导致轴系断裂的巨大事故，但频繁超过发电机轴系疲劳累积阈值的次同步振荡会导致轴系的扭振累积疲劳损伤，大大降低汽轮机的服役年限。

因此，在含有多电力电子装置的电力系统中，次同步振荡问题不再简单的表现为单一电厂、单一机组、单一模态的发散型次同步振荡问题，而有可能出现多电厂、多机组、多模态的区域性弱阻尼的次同步振荡问题，目前国内外对这一问题的研究较少。

2）规模化新能源发电经串补或直流远距离送出引发的次同步振荡现象研究

近年来，风力发电在国内外得到了迅猛发展。由于风电场大多处在偏远地区，远离负荷中心，为解决大规模风电外送问题，串联补偿技术再次得到广泛应用。但串联补偿同样可能会诱发风电机组的次同步振荡问题，影响风电场以及外送系统的安全稳定运行。除了传统的次同步振荡问题外，SSCI是近年来出现的较新的次同步振荡现象，发生于风力发电机组的变流器与串补线路之间。

2009年9月，在美国德克萨斯州的某风电场发生了一起SSCI事故，造成风力发电机大量跳机以及内部撬棒电路损坏，这是目前公布的第一起SSCI事故。近几年随着我国风力发电的飞速发展，在河北和新疆地区的风电厂也相继出现了类似的SSCI现象。

由于是发生于转子侧变流器与串补线路之间的相互作用，SSCI与发电机组的轴系扭振频率无关，振荡频率完全取决于变流器控制以及电气输电系统的结构，因此不存在固定的振荡频率。此外，由于与机械系统无关，其电压和电流的振荡发散速度远快于传统的次同步振荡。

研究表明，在目前采用的4类风力发电机中，双馈感应风机的SSCI问题最为严重。文献分析了双馈感应风机经串补线路送出引起的与轴系不相关的次同步振荡问题，即IGE与SSCI。但由于在分析方法上未对两种问题进行区分，文章缺乏对SSCI现象存在的有力证明。

文献采用两种稳态模型对IGE和SSCI进行了区分，特征值分析的结果表明，次同步振荡模式的主要参与者是与网络和发电机相关的状态变量，并认为两种模型不存在明显差异。但该文同时指出，频率扫描法是基于双馈感应发电机的稳态等效，即使考虑了转子侧变换器注入的稳态电压，也无法顾及到变流器控制的动态影响，因此弱化了SSCI的作用。因此，SSCI仍需进一步分析并采取相应的措施加以解决。

3.4多源、多变换系统的可靠性评估

在过去的几个世纪，电力电子技术的进步大大促进了新能源发电技术的发展，在采用了更加智能的控制策略后，现代电力电子技术使得新能源发电更加具有可控性以及与传统发电厂一样具有主动性。

从图4所示的风力发电技术的发展来看，一方面，为了降低成本，风机的容量和尺寸在逐渐增加；另一方面，图中深色区域表示电力电子在风机容量中的覆盖率，可看出其由早期的不占用风机容量的软启动装置，逐渐发展为仅通过风机容量30%的换流器（双馈感应风力发电机），再到完全通过风机全部容量的换流器（直驱型风力发电机）。而对于光伏系统来说，其已成为一个完全基于电力电子并网发电的系统。电力电子变换器在新能源电力系统中的比重逐渐增大。