高比例可再生能源接入场景下的广域频率响应与惯量分析：在欧洲互联电力系统中的应用

传统上，电力系统惯量是根据直接连接至电网的旋转质量来估算的。然而，当前正出现一种新的发电组合情景：常规供给侧正逐步被通过电力电子换流器与电网解耦的可再生能源（即风电场与光伏电站）所替代。由于此类可再生能源机组的大量渗透，常规电网惯量正在下降，进而影响可靠性分析与电网稳定性。因此，诸如“合成惯量”“隐藏惯量”或“虚拟惯量”等概念，连同替代旋转备用，目前正在讨论之中，以保障电力系统的稳定与可靠。在此新框架下，本文提出并评估了一种算法，用于估算在满足 ENTSO-E 对 ROCOF 值要求前提下所需的最小惯量，该算法在多种相关的不平衡工况下进行了测试。同时还估算并确定了使频率动态范围达标所需的附加有功功率。惯量与附加有功功率可来自不同来源，如储能装置、含某些频率控制策略的电网解耦可再生能源、与其他电网的互联，或它们的组合。所考虑的电力系统包含火电、水电与可再生能源机组，与当前及未来大多数欧洲供给侧电力系统一致。本文识别并仿真了 700 余种发电组合情景，改变了可再生能源接入比例、功率不平衡量以及常规电厂的惯量常数。事实上，本文所研究的解决方案为在不降低电网稳定性与扰动响应能力的前提下促进可再生能源大规模接入提供了重要信息。