摘 要：随着我国科学技术水平的不断发展与进步，开辟新能源成为当前需要关注的重点问题。本文主要从频率调节、无功电压控制及次同步振荡机理与抑制技术这三个方面对运行控制技术进行综述，并针对新能源大规模发展过程中的一些盲点提出亟待研究的内容，对新能源大规模发展的前景进行展望。
关键词：大规模新能源;弱交流电网;系统频率调节;无功电压控制;次同步振荡
中图分类号：TM732文献标识码：A文章编号：1003-5168（2019）31-0133-03
Reviews of Control Technologies of Large-Scale Renewable
Energy Connected to Weakly-Synchronized Sending-End DC Power Grid
LI Dongmei
（Central China Electric Power Engineering Corporation Limited，Zhengzhou Henan 450007）
Abstract： With the continuous development and progress of science and technology in China， the development of new energy has become a key issue to be concerned. This paper summarized the operation control technology from three aspects： frequency regulation， reactive voltage control， subsynchronous oscillation mechanism and suppression technology， and put forward some urgent research contents in view of some blind spots in the process of large-scale development of new energy， and looked forward to the prospect of large-scale development of new energy.
Keywords： large-scale new energy;weak ac power grid;system frequency regulation;reactive powervoltage control;subsynchronous oscillation
风力发电与光伏发电作为新能源大规模运用的典型代表，已被国内外的研究所认可。在我国，风力发电与光伏发电已经取得了巨大的运用成果，我国地形种类多样恰好为风力发电与光伏发电提供了有利的运用环境。华北、东北、西北这三大地区充当了大规模运用新能源的主力军和先锋。“三北”地区作为新能源发电的发出地自然要承担起输电的重任。我国中东部地区由于自身发展速度较快，因此，对能源的需求量也高于“三北”地区。新能源的大规模运用不仅是解决该地区能源负荷地区问题的一项福利，更为“三北”地区借势发展提供了契机。互惠互赢的新能源大规模发展之举深得能源输出地和能源输入地的青睐和认可，同时也能更大程度上解决我国能源供不应求、地区发展不平衡的问题，新能源在众多认可的支撑下发展也更加迅速。
1 运行控制技术综述
1.1 频率调节技术
1.1.1 直流系统频率调节。直流系统频率调节作为保持发电稳定性的一种措施在发电频率调节方面发挥着巨大作用。一般来说，直流系统比交流系统更加稳定，电流大小和电流流向恒定不变的特点能较好地对新能源的发电进行引导，而且在直流系统的辅助下，新能源在发电过程中受外界的影响更小[1]。
1.1.2 新能源频率调节。除了依靠外界直流系统进行发电的辅助频率调节外，新能源更应该立足自身特点进行频率调节，只有其不断弥补自身发电的不稳定性缺陷，才能从根本上解决问题，从而避免安全隐患的遗留，减少发电过程中安全事故发生的概率。新能源机组作为电网频率调节的重要部分，在电网频率调节过程中掌握着主动权。新能源机组具有快速调节的优势，如果新能源机组能积极参与到电网频率调节过程中，便能使电网频率的调控达到事半功倍的效果。
1.2 无功电压控制技术
1.2.1 新能源无功电压调节。之前西北、华北等地事故的出现并不能直接对新能源接入电网进行笼统的否定，出现事故只能证明新能源在电网中运用时存在一些亟待改善之处，并不代表新能源接入电网绝对不可行。对之前出现的事故进行详细分析，便会发现事故出现的一个共性是大量的风电机并不具备高低电压有效调控的能力，风电场无功电压控制方式不合理是导致事故出现的真正原因。由此可见，新能源无功电压调节在电网平稳运行和有序调节过程中仍然发挥着不可替代的作用，新能源接入电网设计者要在新能源无功电压调节的设计上下功夫。
1.2.2 直流系统无功电压调节。运用直流系统进行输电的情况下，无论是哪个环节，都需要消耗无功来支撑环节的顺利进行[2]。直流系統内的电压虽然比较稳定，电流也有一定的规律可循，但是，外界的电压波动仍然会对直流系统的正常运行造成或大或小的影响。直流系统中的无功电压调节已经实现了较多突破，比如，静止无功补偿器是在常规无功补偿器的基础上做出的突破，依靠设备之间的互相配合来实现协调电压的问题，直流系统无功电压调节工作的完成是各设备单独工作的结果，同样也是共同配合的成果。
1.3 次同步振荡机理及抑制技术
1.3.1 与双馈型风电机组有关的次同步振荡研究。美国发生的大量风电机脱网和撬棒电路损坏事故为次同步振荡机理及抑制技术的研究提出了更大的研究难题，也指明了研究方向。美国发生的这场事故被更多的研究定为与双馈型风电机组有关的发散振荡。双馈型风电机组在工作过程中承担着双重任务，自然要更加复杂一些。串补线路本身就具有复杂的设计，而双馈型风电机组的机械性占比更多，机械对复杂设计的处理能力还比较欠缺，因此，与双馈型风电机组有关的次同步振荡研究需要针对事故出现的薄弱点进行加强突破和完善。
1.3.2 与直驱型风电机组有关的次同步振荡研究。与直驱型风电机组有关的次同步振荡研究需要关注三个问题：第一，考虑跳闸问题，将风电机组置于同一条反馈线上，当出现事故时有的风电机组会跳闸，但有的不会，这应该从风电机组自身性能上找原因，可能是性能对故障大小的定位不同;第二，考虑同步振荡的传播距离，振荡传播距离直接影响风电机组的工作效果;第三，考虑仿真模拟振荡，重点关注与直驱型风电机组有关的次同步振荡在测试时，应如何模拟出强度、波动仿真效果。
1.3.3 与光伏发电有关的次同步振荡研究。目前，国内外关于与光伏发电有关的次同步振荡研究成果有限，这主要是受光伏发电事故的影响，因此，次同步震荡机理及抑制技术还有很大的发展空间。光伏发电主要的影响因素是光照，因此，光伏发电在光照比较强的地方更具发电优势。在有利条件下，光伏发电量和发电影响的面积一般都比较大，光伏发电随着研究的深入也逐渐成为可能。
2 急需研究的内容
2.1 系统频率调节技术
新能源接入电网并在电力运输过程中担任主力军的作用是需要不断克服自身局限性的。首先，要对新能源自身的特点进行准确定位。以风力发电为例，风力发电主要依靠大型风车的风力转动产生电力，但是，风力发电因素不稳定，当风较大时，发电功率提升，但过大的功率会对电网运输电力造成巨大压力[3]。电网的电力承载力是有限的，如果功率较大，则会使电网工作处于负荷状态。但如果风力较小，那就无法满足发电的功率需求。因此，频率调节技术仍是新能源大规模运用的发展重点和焦点。
2.2 无功电压控制技术
无功电压控制技术亟待研究的内容是新能源自身与直流系统两个方面。新能源无功/电压是一项最具有指导意义的因素，在无功电压控制技术的进步上，应该更加关注新能源与常规电源的差异。新能源与常规电源虽然都是用来发电的，但在电源匹配情况上仍有所差别。针对新能源与常规能源的匹配差异性，在对无功电压控制技术进行完善时，就要着重考虑两者的差异，从而找准两者的特点再进行逐个突破[4]。除此之外，直流系统中无功资源的充分利用也能為新能源接入电网的整体技术增添推动力。直流交换站可以对能源进行适当转换，并能对系统运用过程中的高低压进行界定。通过直流系统中的能源转换能将波动较大的电压保持在新能源机组接受范围之内，从而保障新能源机组能发挥出最大的性能来应对压力变化。
2.3 次同步振动机理与抑制技术
次同步振动机理设计方面应该更加趋于简化，越是简单的机理越便于操作。当机理方面出现问题时，也更容易检查和维修。新能源发电存在一定的不稳定因素，较为波动的电压与直流系统中稳定、方向一致的电压显然存在差异。而新能源与直流系统如果运用得好，可以达到相互作用的效果。抑制技术体现在变流器换流器上，远距离的电流变换需要灵活的电力装置作为支撑，因此，在新能源接入电网的过程中，要对变电设备和换电设备加以完善，只有保障好每个环节中每个硬件的性能，才能实现远距离交流和直流的混合和交换。
3 结语
新能源大规模接入电网不仅是一个为人民谋福利的工程，更是缓解我国能源供不应求、分布不平衡的一项重要举措。新能源是时代发展的产物，利用新能源进行大规模发电虽然已在尝试普及，但在利用的过程中仍然存在一些亟待克服的问题，新能源的不断完善和自我突破才是开辟广阔发展道路的有效途径。新能源接入电网主要是在频率调节、无功电压控制和次同步振动机理与抑制技术这三方面有所成效。同样，在新能源大规模运用的发展道路上，这三方面也是主要突破点。
参考文献：
[1]李霞林，郭力，黄迪，等.直流配电网运行控制关键技术研究综述[J].高电压技术，2019（10）：1-11.
[2]李明翔.智能电网调度控制系统的安全运行[J].集成电路应用，2019（11）：106-107.
[3]徐彬.全功率变换型风电机组支撑电网的控制策略研究[D].青岛：青岛大学，2018.
[4]马进，赵大伟，钱敏慧，等.大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述[J].电网技术，2017（10）：3112-3120.