【上海交通大学】分布式调相机对大规模新能源汇集的支撑作用探讨

近日，上海交通大学发布了一份名为《分布式调相机对大规模新能源汇集的支撑作用探讨》的行业研究报告。该报告深入分析了分布式调相机在新型电力系统中的作用，特别是在大规模新能源并网背景下，如何通过调相机技术提升电网稳定性和新能源的并网能力。报告指出，随着“双碳”目标的推进，新能源在电力系统中的比例日益增加，分布式调相机在提供动态无功支撑、短路比支撑和惯量支撑等方面发挥着关键作用，对于保障电网安全稳定运行具有重要意义。这份报告不仅提供了对当前新能源并网问题的深刻见解，还探讨了调相机技术的最新进展和未来趋势，其中包含了许多对于电力行业从业者和决策者来说极具价值的信息。

随着全球能源结构的转型，新能源如风能和太阳能发电的大规模并网成为电力系统发展的重要趋势。然而，这些新能源发电方式与传统的火力发电不同，它们具有间歇性和不稳定性，给电网的稳定性和可靠性带来了挑战。分布式调相机作为一种新型电力系统支撑技术，对于大规模新能源汇集的稳定运行至关重要。本文将探讨分布式调相机在新型电力系统中的作用和重要性。

首先，我们要了解新能源并网系统的特点。随着国家“双碳”战略的推进，预计到2030年和2060年，非化石能源在我国能源消费中的比重将显著增加，风电和太阳能发电的总装机容量将大幅上升。这种高比例的可再生能源并网，使得电力系统呈现出“双高”特征，即高比例电力电子装备和低惯量、低抗扰动、弱支撑特性，这使得电网在面对故障时的冲击更大，系统稳定性破坏的风险增加。

在这样的背景下，分布式调相机的涉网特性分析显得尤为重要。调相机通过其动态无功特性，能够提供电网所需的无功功率，改善电网的电压稳定性。调相机的暂态过程磁路分析表明，故障后突增的短路电流会产生去磁作用，励磁绕组会增大电流，从而改变电枢反应磁通的路径，对应磁路电抗也会发生变化。这种特性使得调相机在电网发生故障时能够快速响应，提供必要的无功支持，减少电网的波动。

分布式调相机对新能源汇集的支撑作用主要体现在三个方面：动态无功/暂态电压支撑、短路比支撑和惯量支撑。动态无功支撑能力的提升，可以有效解决新能源机组在高/低电压穿越能力方面的问题，实现线路无功优化配置。短路比支撑通过增大系统的短路比，提升系统的电网强度，有效控制新能源并网系统的次同步振荡问题。而惯量支撑则通过高惯量的调相机对系统提供惯量支撑，降低故障时系统的频率变化率，减小变化幅度。

在多种动态无功补偿装置特性比较中，分布式调相机因其强大的短时过载能力和快速动态无功调节能力而脱颖而出。与SVG等其他补偿装置相比，分布式调相机能够提供短路比和惯量支撑，从根本上解决宽频振荡等稳定问题，尽管其一次投资较高。而SVG虽然控制响应快，但其电流过载能力相对较弱，且不提供短路电流和惯量。因此，多种动态无功补偿装置的协调互补运行，有利于提高综合技术经济性。

值得一提的是，构网型储能和SVG作为新兴技术，虽然具备一定的过载能力和电压源特性，但与分布式调相机相比，其次暂态响应能力和抗冲击能力难以匹敌。分布式调相机是真实的电压源，遵循电磁感应物理定律，而构网型储能/SVG则是等效模拟的电压源，通过电力电子调制实现。因此，分布式调相机在新能源汇集中的支撑作用具有不可替代的技术优势。

双轴励磁调相机作为一种特殊的调相机，其定子绕组与传统同步调相机相同，但转子有两套相互垂直的励磁绕组，这增加了励磁调节的自由度，为调相机的性能提升提供了可能。通过合理的励磁控制策略，双轴励磁调相机能够实现反向励磁下的稳定运行，提高最大进相深度，从而在不做大的设计改动情况下，实现2倍反向强励能力，这对于解决新能源基地交流汇集、直流送出系统的暂态压升问题具有重要意义。

总结来说，分布式调相机在大规模新能源汇集中扮演着至关重要的角色。它们不仅能够提供动态无功和暂态电压支撑，还能增强电网的短路比和惯量，从而提升整个电力系统的稳定性和可靠性。尽管构网型储能和SVG等技术具有一定的竞争力，但分布式调相机的技术优势使其在新能源汇集中的地位不可动摇。随着技术的不断进步和创新，分布式调相机有望在未来的电力系统中发挥更大的作用。

这篇文章的灵感来自于《分布式调相机对大规模新能源汇集的支撑作用探讨》这份报告。除了这份报告，还有一些同类型的报告也非常有价值，推荐阅读，这些报告我们都收录在同名星球，可以自行获取。

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