风光储集成化微电网稳定性分析与致稳控制_30页_4mb

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。
教育经历：

• 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

工作经历：

• 2021-2022 东北大学 讲师
• 2023-2024 东北大学 副教授
• 2024-至今 东北大学 研究生院培养办主任
• 2024-至今 东北大学 特聘研究员

研究背景

随着能源转型的推进，优化整合电源侧、电网侧、负荷侧资源，构建源网荷储高度融合、协同互动的供给新形态成为趋势。因地制宜建设智能微电网，有助于促进新能源就地消纳。然而，电力系统强度下降和源侧调节能力下降导致微电网出现阻抗不匹配和供需不匹配问题，引发一系列失稳事故，如2018年美国加州微电网失稳、2020年吉辽微电网限电、2023年湖南微电网失稳起火等。这些问题凸显了风光储集成化微电网在稳定性与控制方面的挑战。

技术挑战与主要成果

技术挑战1：阻抗不匹配问题

源-载电力电子化和随机波动导致等效阻抗实时变化，引发失稳。传统控制器难以应对参数时变系统的稳定运行与致稳控制。
主要成果：

• 建立全工况分布式风光并网模型
• 提出工程化参数稳定区间选取技术
• 设计阻抗重塑致稳控制算法
• 通过模型降阶与频域转换实现系统建模
• 采用多维稳定评估方法，确保系统稳定运行
• 提出基于稳定方程集的局部最优控制策略
• 支撑成果：
  • 王睿, 孙秋野, 马大中, 等. 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, 等. The Integrated Reference Region Analysis for Parallel DFIGs' Interfacing Inductors[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2024, 39(6): 7632-7642.

技术挑战2：供需不匹配问题

风光等可再生能源的随机波动及线路阻抗不均衡，使得传统分布式协同控制难以同时解决含领导者电压恢复和无领导者功率均衡问题。
主要成果：

• 构建微电网即插即用式状态方程模型
• 提出微网母线内类脉冲协同控制策略
• 设计微网母线间类脉冲协同控制策略
• 实验验证微电网母线间协同控制的有效性
• 支撑成果：
  • 王睿, 田旭, 孙秋野, 等. Voltage Containment and Current Sharing in Multi-Bus DC Microgrids: Both Leader and Non-leader Impulse-like Control Scheme, The Innovation Energy, 2024, online.

技术挑战3：载侧调整难

传统载侧调度技术难以满足新能源微电网的实时供需平衡需求。
主要成果：

• 构建虚拟云储能系统模型，将大惯性的热网络/热质储能作为虚拟云储能
• 提出热网络类柔性负荷的虚拟异步机控制技术
• 设计热质储能的虚拟异步/同步机控制技术
• 实现热质储能系统的充放电测试与实时控制
• 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.
  • 王睿, 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.

参考文献

1. 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
2. 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
3. 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
4. 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
5. 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
6. 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

结论

王睿的研究聚焦于风光储集成化微电网的稳定性分析与致稳控制，针对阻抗不匹配、供需不匹配和载侧调整难等关键技术挑战，提出了多项创新性解决方案，包括阻抗重塑控制算法、类脉冲协同控制策略以及基于虚拟云储能的实时控制方法。这些成果在提升微电网运行稳定性、实现供需平衡和增强系统灵活性方面具有重要意义，为新能源的高效利用与智能微电网的发展提供了理论支持与技术保障。