电气行业_风光储集成化微电网稳定性分析与致稳控制_30页_4mb

报告摘要

风光储集成化微电网稳定性分析与致稳控制总结

个人简介

王睿，中共党员，东北大学电气自动化研究所研究员，现任东北大学研究生院培养办主任。其教育经历包括：

2012-2016 东北大学学士
2016-2021 东北大学博士
2019-2020 新加坡南洋理工大学联合培养

研究背景

随着能源转型的推进，优化整合电源侧、电网侧和负荷侧资源，构建源网荷储高度融合的供给新形态成为重要方向。

风电和光伏等可再生能源的波动性导致电力系统强度下降，引发微网阻抗不匹配问题。
传统控制器难以应对参数时变系统，导致微网失稳。
源侧调节能力下降，引发供需不匹配，传统分布式协同控制无法同时解决电压恢复和功率均衡问题。
载侧调度技术难以满足实时供需平衡，尤其在热力系统等柔性负荷中更为突出。

主要成果

1. 阻抗不匹配—微电网系统建模及其致稳控制技术

建立全工况分布式风光并网模型：实现对系统运行状态的全面模拟。
提出工程化参数稳定区间选取技术：通过综合考虑系统纹波和最大电流约束，确定系统稳定区间。
设计阻抗重塑致稳控制算法：提升系统在参数变化情况下的稳定性。

支撑成果：

王睿，孙秋野，马大中, et al. Line impedance cooperative stability region identification method for grid-tied inverters under weak grids[J]. IEEE Transactions on Smart Grid, 2020, 11(4): 2856-2866.
王睿，于潇寒，孙秋野，et al. The Integrated Reference Region Analysis for Parallel DFIGs' Interfacing Inductors[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2024, 39(6): 7632-7642.

2. 供需不匹配—源侧类脉冲协同控制策略

构建微电网即插即用式状态方程模型：支持灵活接入和运行。
提出微网母线内类脉冲协同控制：实现母线内电压和功率的稳定。
设计微网母线间类脉冲协同控制：协调不同母线间的功率和电压平衡。

支撑成果：

王睿，田旭，孙秋野，et al. Voltage Containment and Current Sharing in Multi-Bus DC Microgrids: Both Leader and Non-leader Impulse-like Control Scheme, The Innovation Energy, 2024, online.

3. 供需不匹配—载侧虚拟云储能实时控制策略

构建虚拟云储能定义及模型：将热网络/热质储能作为虚拟储能系统。
提出热网络类柔性负荷的虚拟异步机控制技术：实现电/热系统的协同控制。
设计热质储能的虚拟异步/同步机控制技术：提升系统在不同工况下的功率和频率动态响应能力。

支撑成果：

王睿, et al. A study of novel real-time power balance strategy with virtual asynchronous machine control for regional integrated electric-thermal energy systems[J]. Science China Technological Sciences, 2024, 67(7): 2074-2086.

技术挑战

阻抗不匹配：源-载电力电子化和随机波动导致等效阻抗变化，传统控制器无法应对。
供需不匹配：风光波动与线路阻抗不均衡，传统协同控制难以实现电压恢复与功率均衡。
载侧调整难：热力系统等柔性负荷需要更精细的实时调度技术。

关键信息

系统建模：建立全工况模型，进行降阶与频域转换，提升模型精度。
稳定区间选取：综合考虑纹波与最大电流约束，确定系统稳定区间。
协同控制策略：提出母线内和母线间的类脉冲协同控制，实现多机系统稳定运行。
虚拟云储能：利用热网络/热质储能作为虚拟储能，提升系统在不同工况下的稳定性与响应能力。
实验验证：通过实验平台验证控制策略的有效性，确保理论成果的实际应用。

参考文献

R. Wang, Q. Sun, W. Hu, Y. Li, D. Ma and P. Wang, "SoC-Based Droop Coefficients Stability Region Analysis of the Battery for Stand-Alone Supply Systems With Constant Power Loads," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 7, pp. 7866-7879, July 2021
R. Wang, X. Yu, Q. Sun, D. Li, Y. Gui and P. Wang, "The Integrated Reference Region Analysis for Parallel DFIGs' Interfacing Inductors," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 39, no. 6, pp. 7632-7642, June 2024
R. Wang, D. Ma, M. -J. Li, Q. Sun, H. Zhang and P. Wang, "Accurate Current Sharing and Voltage Regulation in Hybrid Wind/Solar Systems: An Adaptive Dynamic Programming Approach," in IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 68, no. 3, pp. 261-272, Aug. 2022
R. Wang, W. Li, Q. Sun, Y. Li, Y. Gui and P. Wang, "Fully Distributed Dynamic Edge-Event-Triggered Current Sharing Control Strategy for Multibus DC Microgrids With Power Coupling," in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 19, no. 4, pp. 5667-5678, April 2023
Y. Wang, R. Wang, Q. Sun, M. -J. Li, P. Zhang and P. Wang, "A Power Balancing Strategy of Virtual Asynchronous Machine/Synchronous Generator for STEM During Full Operating Conditions," in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 16, no. 6, pp. 4395-4407, Nov. 2025
R. Zhang, R. Wang, et al., "Distributed Secondary Frequency Restoration Control Based on Virtual Asynchronous Machines for Virtual Energy Storage Systems," in Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, doi: 10.35833/MPCE.2025.000426