Preface
前言

随着风电、光伏等新能源发电接入电力系统规模的不断扩大，高渗透率的电力电子设备与电网交互引发的稳定性问题越发显著。由振荡导致的脱网等事故严重威胁电力系统安全运行。新能源发电的随机性和波动性，加上电力电子设备的高比例接入，改变了传统电力系统的动态特性，带来了前所未有的挑战。为了应对这一挑战，明确新能源发电并网小信号稳定机理，构建系统安全运行稳定域，成为保证新能源大规模消纳所必须解决的重要问题。

在上述背景下，本书以含高比例新能源和高比例电力电子设备的“双高”电力系统为分析对象，针对多尺度控制相互作用引发的宽频振荡等新型稳定性问题，开展了专门研究。以阻抗分析这一小信号稳定性评估方法为核心，围绕展开新能源电力系统阻抗建模和小信号稳定域量化构建两方面工作，以支撑电力系统运行安全稳定性。针对新能源发电系统理论阻抗模型阶数高这一关键问题，形成了以分段仿射思想为基础的阻抗模型降阶理论；针对稳定域高维和强非线性的另一关键问题，形成了数据-模型双驱动的小信号稳定域量化体系。本书涵盖了对电力电子设备与电网交互的深入分析、多尺度控制方法在宽频振荡中的应用，以及小信号稳定性评估的最新成果。希望通过本书的讲述，能够使读者对以新能源发电为主导的未来电力系统的新型稳定性问题及分析方法有全面的认识。

本书结构按照由浅入深、逐步展开的原则进行设计。总体来说，全书共分为13章，前8章聚焦于新能源发电设备阻抗的理论建模以及高效降阶研究，后5章则重点在于构建数据-模型双驱动的新能源电力系统小信号稳定域。第1章为绪论，主要是对风力发电运行原理以及小信号稳定性分析方法进行了论述。第2章介绍了现有阻抗方法的测量机理和所用到的各类阻抗测量装置，为后续理论阻抗验证提供了方法支持。第3章介绍了变流器阻抗建模的理论基础以及不同坐标系下阻抗的转换关系，为后续分析提供了模型基础。第4章考虑风能转换系统的机械动态，系统地论述了双馈风电机组全动态阻抗模型的推导方法。第5章以永磁直驱风电机组为例建立了全功率型风电机组完整阻抗模型，为后续稳定性分析提供了模型基础。第6章针对新能源发电系统理论阻抗模型高阶的问题，介绍了以分段仿射思想为核心的阻抗模型降阶理论。第7章进一步考虑场站控制构建风电场全动态阻抗模型，可以全面分析风电场内多种动态耦合对稳定性的影响。第8章介绍了数据-模型双驱动的阻抗辨识方法，为新能源发电系统阻抗分析的实际工程应用提供了解决思路。第9章介绍了稳定性分析方法以及典型的稳定判据和稳定裕度的定义。第10章针对并网变流器的单参数和多参数两种模型复杂度，分别介绍了小信号稳定域量化思路，同时改进锁相环控制结构以提高稳定功率极限。第11章针对风电场并网系统介绍了一种基于支持向量回归的稳定域量化分析方法。第12章基于风电场分段仿射降阶阻抗模型介绍了另一种基于聚类的稳定域量化方法，显著提高了稳定域构建速度。第13章基于分段仿射阻抗模型介绍了一种基于双层优化的稳定域边界搜索方法，可以实现多变流器并网系统稳定域的在线构造。

本书的内容是团队研究成果的总结，在此感谢参与此项研究的博士研究生高术宁、罗嘉、王金龙、贺敬，以及参与本书整理工作的其他同学。

本书内容体现的研究成果是阶段性的，由于作者水平有限，难免存在疏漏或不妥之处，恳请广大读者批评指正。 hVSt6MOWkKy2sU6uQV0u5WqxFk0bFnLaLL8XLJfCSwGty5wmmKkHUOoRnN6i58FE