Preface
前言

隨著風電、光伏等新能源發電接入電力系統規模的不斷擴大，高滲透率的電力電子設備與電網交互引發的穩定性問題越發顯著。由振蕩導致的脫網等事故嚴重威脅電力系統安全運行。新能源發電的隨機性和波動性，加上電力電子設備的高比例接入，改變了傳統電力系統的動態特性，帶來了前所未有的挑戰。為了應對這一挑戰，明確新能源發電并網小信號穩定機理，構建系統安全運行穩定域，成為保證新能源大規模消納所必須解決的重要問題。

在上述背景下，本書以含高比例新能源和高比例電力電子設備的“雙高”電力系統為分析對象，針對多尺度控制相互作用引發的寬頻振蕩等新型穩定性問題，開展了專門研究。以阻抗分析這一小信號穩定性評估方法為核心，圍繞展開新能源電力系統阻抗建模和小信號穩定域量化構建兩方面工作，以支撐電力系統運行安全穩定性。針對新能源發電系統理論阻抗模型階數高這一關鍵問題，形成了以分段仿射思想為基礎的阻抗模型降階理論；針對穩定域高維和強非線性的另一關鍵問題，形成了數據-模型雙驅動的小信號穩定域量化體系。本書涵蓋了對電力電子設備與電網交互的深入分析、多尺度控制方法在寬頻振蕩中的應用，以及小信號穩定性評估的最新成果。希望通過本書的講述，能夠使讀者對以新能源發電為主導的未來電力系統的新型穩定性問題及分析方法有全面的認識。

本書結構按照由淺入深、逐步展開的原則進行設計。總體來說，全書共分為13章，前8章聚焦于新能源發電設備阻抗的理論建模以及高效降階研究，后5章則重點在于構建數據-模型雙驅動的新能源電力系統小信號穩定域。第1章為緒論，主要是對風力發電運行原理以及小信號穩定性分析方法進行了論述。第2章介紹了現有阻抗方法的測量機理和所用到的各類阻抗測量裝置，為后續理論阻抗驗證提供了方法支持。第3章介紹了變流器阻抗建模的理論基礎以及不同坐標系下阻抗的轉換關系，為后續分析提供了模型基礎。第4章考慮風能轉換系統的機械動態，系統地論述了雙饋風電機組全動態阻抗模型的推導方法。第5章以永磁直驅風電機組為例建立了全功率型風電機組完整阻抗模型，為后續穩定性分析提供了模型基礎。第6章針對新能源發電系統理論阻抗模型高階的問題，介紹了以分段仿射思想為核心的阻抗模型降階理論。第7章進一步考慮場站控制構建風電場全動態阻抗模型，可以全面分析風電場內多種動態耦合對穩定性的影響。第8章介紹了數據-模型雙驅動的阻抗辨識方法，為新能源發電系統阻抗分析的實際工程應用提供了解決思路。第9章介紹了穩定性分析方法以及典型的穩定判據和穩定裕度的定義。第10章針對并網變流器的單參數和多參數兩種模型復雜度，分別介紹了小信號穩定域量化思路，同時改進鎖相環控制結構以提高穩定功率極限。第11章針對風電場并網系統介紹了一種基于支持向量回歸的穩定域量化分析方法。第12章基于風電場分段仿射降階阻抗模型介紹了另一種基于聚類的穩定域量化方法，顯著提高了穩定域構建速度。第13章基于分段仿射阻抗模型介紹了一種基于雙層優化的穩定域邊界搜索方法，可以實現多變流器并網系統穩定域的在線構造。

本書的內容是團隊研究成果的總結，在此感謝參與此項研究的博士研究生高術寧、羅嘉、王金龍、賀敬，以及參與本書整理工作的其他同學。

本書內容體現的研究成果是階段性的，由于作者水平有限，難免存在疏漏或不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。