1.阻抗不匹配

风光储集成化微电网稳定性分析与致稳控制汇报人：王睿单位：电气自动化研究所汇报提纲01个人简介研究背景主要成果参考文献个人介绍教育经历东北大学学士新加玻南洋理工大学联合培养东北大学博士工作经历2024-至今东北大学研究生院培养办主任王睿2024-至今东北大学特聘研究员中共党员东北大学副教授东北大学讲师汇报提纲个人简介研究背景主要成果参考文献研究背景优化整合电源侧、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。因地制宜建设智能微电网，促国家能源局进新能源就地消纳。《中国的能源转型》》自皮书电力系统强度下降微网阻抗不匹配阻抗不匹配事故供需不匹配事故宽频振荡发散失稳风光电源电力电子设备构网风电光伏源侧调节能力下降微网供需不匹配微网阻抗不匹配微网供需不匹配源随荷动2018美国加州微电网失稳2020吉辽等微电网限电发电需求2023湖南微电网失稳起火2022四川微电网缺电2024杭州微电网失稳触电2023蒙西微电网失衡研究背景技术挑战1：针对阻抗不匹配的控制器设计难源-载电力电子化和随机波动致使等效阻抗等基准参数实时变化并诱发失稳，传统控制器无法实现参数时变系统的稳定运行与致稳控制风光发电并网等效控制结构TTpandSRF-PICalculat受阻抗影响时变风光储集成化微电网结构示意图参数时变，致稳控制无法实现研究背景技术挑战2：针对供需不匹配的源侧调整难风光等可再生能源随机波动且线路阻抗不均衡，传统分布式协同控制无法同时解决含领导者电压恢复和无领导者功率均衡问题供需不匹配下微电网源侧调整难DGiACACLsReDCAC风机光伏RuCplACIAC光伏ACAC教育电压波形ACAC风力发电ACACACAC制造业DCAACAC交通储能设备电压/通信线路零售业光伏负荷新能源随机波动60负载不确定性投切0.10.20.30.40.50.60.70.80.9时间/h时间h时间/s光伏发电系统周期内发电情况微电网系统用户负荷需求曲线图供需不匹配示意图微电网供电质量降低研究背景技术挑战3：针对供需不匹配的载侧调整难微电网系统包含新能源类电源和热力系统等柔性负荷，然而传统载侧分钟级和小时级的调度技术难以满足供需实时平衡。热能调控难实时平衡供需市热质储能电动汽车光伏水电站风机热网秒级的“电”小时级的“热”工业负载居民负载商业负载电网电/热系统量纲不统电压温度含热力单元类柔性负荷的微网结构电功率平衡难以实现汇报提纲01个人简介研究背景主要成果参考文献主要成果
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井网模型型》》》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ASLy全工况阻抗模型分布式并网分类构网型PWM风力发电风光储集成化微电网dq内部控电压/频abeASabe制环节率控制L,R,光伏发电AS跟网型PWMda内部控abe锁相环HSabc制环节bp储能03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井网模型型》》》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微网系统模型降阶与频域转换模型精确度评估(s)Gdd (s)构网等效跟网等效传递函数矩阵对比Gda (s)E, -AX, = A, -AX, + Bm-um1a9(s)Ay,=Cn·AY,+DmAum10%10aG(s) =C,(s.E, -A,)-Bm + D,频域转换系统降阶U'l-Wzyt -[W.W.=LY,ZGg9 (s)E = diag[or,02, ..-, o,]=UWE,
03 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》》》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提出的参数稳定区间选取方法稳定区间测试结果对比m()禁址区域Re(as稳定稳定区间内子区间Im(ARi)Im(AR)Hurwitz矩阵转移映射传统判据1传统判据3VidivTine:2(-1jo)Re(ARi)(-1jo)Re(AR)6dB稳定子区间求解Im(AR)Im(AR)F(o)(cos&.sin.cos&...sino)传统判据2梯形判据稳定区间外OPM+r(m)(-1jo)(-1jO)EGMRe(ARi)Re(AR)(m)=αx(1+e-4()EGM21ooVdvrTimnet10ens/iiv6dBs(m)=ys(m-1)+(1-7)lal支撑成果：王睿，孙小秋野，马大中，et al.Line impedancecooperativestabilityregionidentificationmethodforgrid-tied inverlersunderweakgrids[J].IEEETransactionson SmartGrid,2020,11(4):2856-2866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井网模型》》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提出的参数稳定区间选取方法测试结果对比工程化参数-风机滤波电感实例传统限制区间环Goc_nax最大电流约束参考区间内3VJsv系统纹波约束系统稳定区间T交集Lo1+TLgo1-r,Lgo综合参考区间S=WnTL.15%1+I,L,综合参考区间SLele参考区间外LL12PJ.Jaoo_mml-15%1-Fo.LeloLg20Lg:(mH)1-I,-Lgne支撑成果：王睿，于潇寒，孙秋野，ctal.TheIntegratedReferenceRegionAnalysisforParallelDFIGs'InterfacingInductors[J].IEEETransactionsonPowerElectronics,2024,39(6):7632-764203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》》》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分布式风光并网统一阻抗模型多维稳定评估方法i=Y[(Vm+Mp)-p]maSys.Ys(s),YN(s)= P(s, Ys, YN)[=-Z.m +Mi)st.KCL.KVL+0=!-f=forax)=谐波向量稳定函数Real统一阻抗模型等价稳定性判据m=Qi +Pv,+EVPMjo)(s) M(s)V(s)A= (X"z)= (s)Tn,z,(s)=V,/i(s)r(s) ""z[(s)T+a] =(s)nZ.(s)=v,/i等价稳定性分析det(2e- L()=0= s =2,,支撑成果：王客，于潇寒，孙秋野，etal.TheIntegratedReferenceRegionAnalysisforParallelDFIGs'InterfacingInductors[.IEEETransactionsonPowerElectronics,2024,39(6):7632-7642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》》》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单机阻抗重塑致稳控制策略多机阻抗协同自治致稳控制策略照抗权重阻抗权重辨识M)国子分布为权重因子=Ya(3)多类型阻抗重塑Z.(m+Ams)-Z(m-Am.s)Z(m.S)DYAm稳定约束刻画Re:H(cl.st.op)clk.kg.K,pam.H(cl,st,op)st:m.m..HOA- HsJ.min(PM)=0op:n.n.基于稳定方程集的局部最优maxJ.(s.AM(s.PM(s.E)A(S.AM(SPM(S.E)SEEdetY(s)=0.s+atjo)O(s.AM(S).(PM(S).(E)20(S)主要成果
2.供需不匹配一
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》》》提出微网母线内类脉冲协同控制》》》设计微网母线间类脉冲协同控制分布式控分布式控分布式控分布式控制器#1制器#2制器#1制器#3一+控制器之闻通信分布式控分布式控分布式控分布式控控制器之间通信器#3制器#2制器#4交流微电DCBus1#IlineBus2AC交流微电风能ACAC储能网#1ACDC网#2ACDC#nline#2line光伏DCACBusnBus3负载交流微电ACDCDOAC交流微电网#nACDC#3#nline#3ine交流微电网母线内结构示意图交流微电网母线间结构示意图03主要成果
2.供需不匹配一
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》》》提出微网母线内类脉冲协同控制》》》设计微网母线间类脉冲协同控制AVRi分布式电源瓶恒功率恒阻恒压恒流Oi负载负载负载负载下垂控制模型协同控制模型x,(t) = Ax,(t)+A,(x,(t) -x,(t)+ Bu,(t)V, = Vm-ngO, +△Vo(t)y,(t)=C,x(t),ZA,(x(0)-x,(0)dt<00AV()=K'u(t)+K' Jou(t)dlx(t)= Ax,(t)+ Bu,(t)+ D,の,(t)y(t)=Cx(t)03主要成果
2.供需不匹配一
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》》》提出微网母线内类脉冲协同控制》》》设计微网母线间类脉冲协同控制交流微电网母线内分布式新能源电压恢复-功率均衡协同控制策略类脉冲控制框架构建虚拟领导者电压同步控制无领导者功率均衡控制脉冲时刻与脉冲间隔构建新能源输出端口构建新能源按照自身的选取电压同步且恢复控制容量分担的均衡控制实现双目标多模态控消除新能源间环流和提高新能源消纳率和制理论框架确保电压合规系统稳定运行能力y,(t)=[nQ,0]yn(0) = y,(0)y(0) = yn(0)+ y2(0)[y/z2(t)= yj2(t)=V额定值Yi2(t) =[0, V]'主要成果
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》》》提出微网母线内类脉冲协同控制》》》设计微网母线间类脉冲协同控制16.电，负载18.DG247.8DG!风电时间s时间/0.21.5光伏负载VAV控翰入DO光优Da30.20.3微电网母线内拓扑结构时间时间/s支撑成果：王容.田旭.孙秋野，etal.VoltageContainmentandCurrentSharinginMulti-BusDCMicrogrids:BothLeaderandNon-leadenImpulse-likeControlScheme,TheInovationEnergy,2024,online03主要成果
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》》》提出微网母线内类脉冲协同控制》》》设计微网母线间类脉冲协同控制y,(0) = yn(0) + yi2(0)(0)[9]颈定电压物理层控制器母线间类脉冲协同控制示意图DGrya(t)-负款信息层领导者1颜定电压控制器DGA不合领导者信合领导者信领导者2y,(t)=[nO,0]负载通信网络x(t)sjeNYi2(t) =[0, V]+负载系统参数信息ABCDki2脉冲控制器[yn(t) = y,(0)电压控制器u功率控制器~4。颜定电压V-Q下垂控制器Yi2(t) e[Vmin, Vmax ]计算层和控制层税制信号~uSVa
033 主要成果
2.供需不匹配一
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》》》提出微网母线内类脉冲协同控制》》》设计微网母线间类脉冲协同控制智能体（智能体）感发时刻Ro1触发动作OX-*>Ro3R23OPAL-RTOP5600智能体3智能体2时间DG1PWMDO2取样信号DG3DG4安考电压电压上界OPAL-RTDGIDG2DC3DG4监控平台DSP控制板-20时间/s时间/s微电网母线间实验平台实验验证03主要成果
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》》》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/同步机控制技术常规储能热网络/热质储能20°℃储能电热质储能温度0.0-20°C池电总放电时间惯性小，放电时间短惯性大，放电时间长锁定功下放电时构小时常规储能受限于放电时间短，惯性低，难以满足大规模储能需求！创新思路：把大惯性的热网络/热质储能作为虚拟云储能主要成果
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》》》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/同步机控制技术虚拟云储能系统内部温度Ts虚拟云储能系统模型损失的热量Qios=Qrof+Qwindow+Qdoorsun增加的热量Ogain=Qsun+Qheaierroof情况一如果dT>0d(Ogain -oss)>0虚拟充电虚拟储能系统充电情况二如果dT.0>d(Ogain - Qios)<0虚拟放电虚拟储能系统放电window支撑成果：王怡博，王睿*，et al.Damp and droop coefficient stabilityregion analysisfor interlinking converterswith virtualasynchronous machine controllers invirtual energy storage systems[JJ.Journal of Energy Storage,2024,99:113306.03主要成果
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》》》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/同步机控制技术异步电机数学模型输出功率与转子频率函数关系气隙定子外壳定子（叠片定子）转子（钢）转子（铝）转子输出功率向量图us-a=Ris-a+psa-normys-gysa=Lsisa+Lmir-aUs-a=R,is-atpsa+OmomysdYsq=Lisg+Lmir-gur-a=R,ir-a+pyrd-Aoyra=0yr-a=Lmisa+Lrir.dur-qRira+pyr-g+Aoy rd=0Yr-g=Lmis,Lrir-g虚拟转矩表达式：T(ys-ais-g-Ys-ais-a)转子频率
03 主要成果
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》》》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/同步机控制技术热网络类柔性负荷的虚拟异步机控制技术功率/频率动态响应结果大惯性交流测到直流侧功率（kW）小惯性自适应惯性功率动态响应时间 (秒）52.0不带有热网络类柔性负荷的频率响应51.0带有热网络类柔性负荷的频率响应PWMR,L49.0Power48.5频率动态响应Calculation48.0ACMG时间(秒）支撑成果：王睿，etal.Astudy of novel real-time power balance strategy with virtual asynchronous machine control forregionalintegratedelectric-thermalenergysystems[J].ScienceChinaTechnologicalSciences,2024,67(7):2074-2086.03主要成果
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》》》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/同步机控制技术电力热力能流热质储能系统模型构建蒸汽流蒸汽流热质充电加热器热传送机储能本本本本本本电网输配电线路热储存虚拟同步机流化床换热器变电站虚拟同步/异步变频器发电机虚拟异步机用于放电的布雷顿联合电力环汽轮机主要成果
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》》》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/同步机控制技术热质储能的虚拟异步/同步机控制技术热质储能充放电测试结果ACBusACDC热质储能供热温度（℃）DCACILPWM全内VAMUoo功率计算时Na)电流功率控制控制电压虚拟电流阻抗控制控制时网()汇报提纲01个人简介研究背景主要成果参考文献04参考文献
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 ConstantPower 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 PowerElectronics, 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 ProgrammingApproach," in IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 68, no. 3, pp. 261-272, Aug4.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 PowerCoupling," in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 19, no. 4, pp. 5667-5678,April2023
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 OperatingConditions," 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 ModernPowerSystems andCleanEnergy,doi:10.35833/MPCE.2025.000426衷心感谢各位专家评委请批评指正！汇报人：王睿