解读东北电力大学 江守其：新能源基地柔直外送系统频率支撑性能评价与协同控制技术

频率稳定格局已发生根本性改变

在调控体系层面，材料指出传统“按可调容量分解”的控制方式难以满足要求，需要向分层协同调控演进。系统层、场站层、设备层的分层架构中，新能源、储能、直流输电等环节标注为“不成熟”或“待拓展”，火电、水电、核电等传统资源则相对成熟。

这一判断贯穿全文，也解释了为什么材料要分别从交互影响、贡献评价、协同控制三个方向展开攻关。

用等效电路模型刻画资源间交互影响

这一部分的技术价值在于，它没有停留在定性描述“资源之间会互相影响”，而是给出了可计算的指标和可执行的分区调整规则。状态分区判据让调频参数的整定从经验试凑转向了有章可循。材料中展示的工况一至工况四频率响应对比，以及MMC出力、同步机出力、风机出力的动态曲线，均服务于说明协调设计后系统频率支撑性能的提升。

时空相关性揭示资源对节点频率的作用规律

在贡献评价结果中，材料以23节点加入负荷工况为例，给出了同步机组与风电场、光伏电站在RoCoF、FN、SF等指标上的贡献权重对比。从展示的数据看，同步机组在多项指标上的贡献权重明显高于新能源场站，不同风电场、光伏电站之间也存在差异。材料强调该方法基于机理与数据协同驱动，能够精准量化多类型资源的差异化支撑作用，有效识别系统关键支撑资源，为调频决策与协同控制提供科学依据。贡献计算模块支持15分钟滚动更新，并可在数字物理混合仿真平台上实时采集资源状态。

设备级惯量主动支撑：把电容能量用起来

第四部分从设备级控制策略切入。材料建立了MMC直流电压、子模块投入数量与电网频率的耦合关系，分别提出跟网型和构网型MMC惯量主动支撑控制方法，通过自适应调节子模块投入数量、直流电压/电容电压参考值，实现电容能量裕度的充分利用。

原文给出不平衡功率与电容电压、直流电流的关系式，以及频率与直流电压的关系式，并设计了子模块自适应投切策略。方案对比中设置了无惯量控制、传统惯量控制、所提惯量控制三种方案，用以验证所提方法在释放子模块电容能量、提供惯量支撑方面的效果。

针对风电与柔直协同场景，材料面向大规模风电孤岛/非孤岛柔直外送，提出计及直流电压控制死区的送端MMC定频/定功率频率主动支撑控制策略，并设计考虑可用调频功率和调频死区的风电频率支撑协调控制策略。多控制死区的协调优化设计，目的是在充分利用本地资源的同时改善系统频率稳定性。材料将风机变速下垂控制、浆距角控制与传统同步机调速器、励磁机进行类比，展示了送端孤岛定频控制与非孤岛定功率控制两条技术路线。

故障穿越也要兼顾电压与频率

在设备级策略中，材料还专门讨论了兼顾电压与频率支撑的故障穿越问题。通过构建送端系统交流故障等效电路分析模型，揭示了MMC交流电压d轴分量主导有功传输能力、q轴分量影响无功支撑强度的规律。原文给出有功功率P和无功功率Q与d轴、q轴电压的表达式，说明通过协同优化可实现频率与电压协同支撑。

基于这一认识，材料提出基于dq轴电压分量差异化调节与子模块能量尽限利用的交流故障穿越协调控制策略，目标是在提升暂态电压支撑能力的同时最大限度支撑电网频率。这一策略把故障期间的电压支撑与频率支撑纳入同一控制框架，避免了以往顾此失彼的问题。仿真验证展示了有功功率、无功功率、电网频率、直流电压等关键量在故障穿越过程中的响应曲线。

系统级有功控制：先找薄弱点，再算调节空间

系统级策略首先解决“在哪里调”的问题。材料分析了系统有功-电压耦合的诱因，建立灵敏度指标量化不同运行工况下的耦合程度，并考虑新能源出力不确定性对电压的影响，结合阻抗模裕度指标，提出基于概率潮流计算的电压薄弱点识别方法。

原文指出，当输送有功功率增加时，电流有功分量在电网阻抗上产生压降，导致节点电压相角偏移和幅值变化，从而引起无功功率变化。材料建立了风电、光伏概率密度模型及联合概率分布模型，通过概率潮流计算识别薄弱点。新能源渗透率超过阈值后，关键节点电压有功灵敏度显著下降，甚至转为负值。

在明确薄弱点后，材料基于连续潮流分析各类型资源有功出力变化对薄弱点电压的影响，提出计及静态电压安全约束的有效调节空间量化方法。该方法将薄弱点集合中各节点在电压安全范围内对应的有功变化范围中最小的确定为有效调节空间，避免有功调节引发电压越限。原文展示了风电、光伏、直流功率的可调空间量化结果，并指出强光下有功调节潜力较大，但出力变化影响薄弱节点电压，使其可调区间被压缩。

功率实时分配与新型调控体系展望

在功率分配环节，材料通过电压有功灵敏度选取AGC参调机组，并按有效调节空间下发功率指令，设计了基于调控资源优选及功率差异化分配的有功实时控制策略。实现流程包括：根据占比计算当前时段备调频资源实际有效可调容量、计算校正所需总调节量、按灵敏度由低到高排序选取参调机组、计算分配因子并下发指令。

两种策略对比显示，按有效可调容量分配时参与机组个数为3个，薄弱点电压越限0次、电压变化19.09kV；而按备用容量分配时参与机组5个，电压越限1次、电压变化29.91kV。参调机组规模更小、电压影响更低，说明资源优选与差异化分配在满足有功调控需求的同时实现了电压安全统筹。

总结与展望部分，材料将新型调控体系的重构归纳为三个维度：支撑基础由同步机主导转向多电力电子设备协同，需提升设备过载能力与构网能力；预防控制由依赖物理惯量、容量备用转向系统状态快速感知与多层级协同控制；紧急控制由被动切除转向调切协同，构建“节点-区域-全局”逐级匹配的紧急控制体系。全局主动、协同精益，是这份材料给新型调控体系画出的目标形态。

材料用三起事件的数据说明频率安全问题的现实影响。2019年英国事件受影响约100万人，2023年巴西事件造成约23368MW负荷损失，2025年西班牙事件受影响约5000万人。从受影响人数到负荷损失规模，都指向同一个趋势：系统惯量不足与控制不当的代价在放大。这些数据也为材料后续强调惯量主动支撑与协同控制的必要性提供了现实注脚。

材料对比了两种有功功率分配策略的实际效果。按有效可调容量分配时，参与机组仅3个，薄弱点电压越限0次，电压变化19.09kV；按备用容量分配时，参与机组5个，电压越限1次，电压变化29.91kV。参调机组更少、电压影响更小，说明基于灵敏度优选与有效空间分配的策略在满足调控需求的同时兼顾了电压安全。这一对比结果直接支撑了材料关于“减少参调机组规模并降低对薄弱点电压影响”的论断。

材料在23节点加入负荷工况下给出了各资源对三类频率稳定指标的贡献权重。同步机组在RoCoF、FN、SF上的权重分别为0.84、0.885、0.76，风电场分别为0.191、0.213、0.124，光伏电站分别为0.034、0.033、0.025。同步机组在各项指标上的贡献权重均明显高于新能源场站，反映出当前阶段物理惯量资源仍是频率支撑的主力。同时，不同风电场之间、不同光伏电站之间的权重也存在差异，说明资源分布与接入位置对支撑效果有实际影响。