具有时变惯量的电力系统稳定性性质研究

现代电力系统的一大转型是用可再生能源替代传统发电机组。后者导致旋转惯量降低，危及电力系统稳定性，频发的频率事故便证实了这一点。为解决此问题，众多研究提出使用虚拟惯量来改善电网的稳定性性质。在本研究中，我们考虑与虚拟惯量相关的控制作用所引起的惯量变化，如何在一次调频时间尺度内影响电力网络的稳定性性质。我们考虑在时变惯量存在下频率动态与广泛一类电力供给动态之间的相互作用，并给出局部可验证条件，以实现可扩展设计，从而保证稳定性。为补充所提出的稳定性分析并凸显时变惯量的危害，我们给出解析条件，可从单母线惯量波动推断失稳。我们的解析结果在东北电力协调委员会（NPCC）140 母线与 IEEE 纽约/新英格兰 68 母线系统上通过仿真验证，其中我们展示了惯量变化如何引发大幅频率振荡，并表明应用所提条件可得到稳定响应。