中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：
前 言
傳統(tǒng)的儲(chǔ)能變流器采用跟網(wǎng)型控制策略，通過(guò)鎖相環(huán)（PLL）跟蹤電網(wǎng)相位，基于電壓電流雙閉環(huán)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控制，曾是新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)的主流方案。但隨著并網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大與電力系統(tǒng)電子化程度提升，該策略的系統(tǒng)性缺陷逐漸凸顯。
一、系統(tǒng)慣量顯著銳減
1. 慣量機(jī)制差異：傳統(tǒng)同步機(jī)依靠旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子存儲(chǔ)動(dòng)能，天然具備慣量支撐能力；而儲(chǔ)能變流器作為電力電子設(shè)備，無(wú)旋轉(zhuǎn)部件，其跟網(wǎng)型控制依賴鎖相環(huán)(PLL）獲取公共連接點(diǎn)（PCC）電壓相角，與物理慣量無(wú)直接關(guān)聯(lián)，默認(rèn)控制下不具備慣量特性。
2. 并網(wǎng)影響：光伏、儲(chǔ)能等新能源大規(guī)模接入導(dǎo)致同步機(jī)占比下降，系統(tǒng)慣量總量銳減。故障時(shí)電網(wǎng)頻率跌落速度加快、跌幅加深，頻率變化率顯著增大，穩(wěn)定性惡化。國(guó)外多起大停電事故表明，變流器并網(wǎng)引發(fā)的慣量缺失是導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)的直接原因。
二、電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性弱化
1. 弱電網(wǎng)工況挑戰(zhàn)：光伏、儲(chǔ)能場(chǎng)站多位于電網(wǎng)末端，短路比常小于3，屬于弱電網(wǎng)范疇。此時(shí)線路阻抗與變壓器漏抗影響顯著，PCC電壓易受三相不平衡等擾動(dòng)沖擊。
2. 阻尼與諧振風(fēng)險(xiǎn)：變流器控制中的有源阻尼與弱電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗耦合，可能引發(fā)負(fù)阻尼效應(yīng)；弱電網(wǎng)阻抗寬范圍變化會(huì)導(dǎo)致諧振頻率漂移，加劇次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)。此外，PLL在弱電網(wǎng)中與系統(tǒng)阻抗的耦合隨帶寬增加而增強(qiáng)，進(jìn)一步導(dǎo)致電壓畸變，誘發(fā)系統(tǒng)失穩(wěn)。
三、變流器同步能力不足
1. 同步機(jī)制缺陷：傳統(tǒng)同步機(jī)內(nèi)電勢(shì)相位由轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程自主維持，可獨(dú)立構(gòu)建電壓與頻率基準(zhǔn)；而跟網(wǎng)型變流器依賴PLL跟蹤電網(wǎng)相位，自身無(wú)法生成獨(dú)立基準(zhǔn)，穩(wěn)定性完全依賴電網(wǎng)強(qiáng)度與PLL性能。
2. 擾動(dòng)響應(yīng)局限：系統(tǒng)慣量下降導(dǎo)致電壓與頻率擾動(dòng)頻發(fā)時(shí)，跟網(wǎng)型變流器難以在電壓跌落時(shí)主動(dòng)提供支撐，可能擴(kuò)大事故影響。在100%新能源孤島微網(wǎng)中，僅靠跟網(wǎng)型變流器無(wú)法建立穩(wěn)定的電壓與頻率基準(zhǔn)，導(dǎo)致離網(wǎng)運(yùn)行失效。
四、總結(jié)
跟網(wǎng)型變流器“被動(dòng)跟隨”的特性，在電網(wǎng)電子化背景下已成為系統(tǒng)穩(wěn)定的瓶頸。核心矛盾在于電力電子設(shè)備的快速響應(yīng)特性，與傳統(tǒng)電網(wǎng)“慣量-頻率”“阻抗-電壓”的耦合機(jī)制不匹配。因此，急需通過(guò)虛擬同步機(jī)、主動(dòng)阻尼設(shè)計(jì)等控制策略革新，打造構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能變流器，提升系統(tǒng)支撐能力。
