摘要:新型电力系统建设背景下，风电光伏等新能源并网规模持续提升，高比例电力电子设备接入彻底改变传统电网阻抗特性与阻尼结构，导致电力系统低频振荡问题愈发突出。新能源机组弱阻尼、低惯性、响应特性差异化的特征，大幅降低系统振荡抑制能力，极易引发区域性功率振荡，威胁电网稳定运行。本文分析高比例新能源并网场景下低频振荡的形成机理与诱发因素，总结新型电力系统低频振荡的独有特征，分类梳理主流振荡抑制技术体系，探究各类技术的适用场景与应用局限，结合电网运行发展趋势提出技术优化路径，为新型电力系统安全稳定运行提供技术参考。

关键词：高比例新能源；电力系统；低频振荡；阻尼特性；振荡抑制技术

引言

新能源发电规模化并网是电力系统低碳转型的核心趋势，新能源机组依托电力电子接口并网，相较于传统同步机组，缺少机械转动惯量与天然阻尼支撑，对电网的主动支撑能力较弱。深入研究高比例新能源场景下低频振荡的产生机制，优化完善振荡抑制技术体系，能够有效提升新型电力系统阻尼水平，保障电网动态稳定运行能力。

一、高比例新能源并网下低频振荡特征与形成机理

（一）新能源并网对电网结构的改变

传统电力系统依托同步发电机组的机械惯性与电磁阻尼维持系统动态平衡，振荡抑制能力稳定可靠。高比例新能源并网后，电力电子设备逐步替代传统同步机组成为发电主体，系统整体转动惯量大幅下降，固有阻尼持续弱化。新能源机组控制策略灵活多变，运行特性受内外控制参数影响显著，与传统机组并网运行特性存在明显差异。电网电源结构、阻抗结构、动态响应机制的整体改变，彻底打破原有系统稳定平衡体系，为低频振荡的产生与蔓延提供了基础条件。

（二）新型电力系统低频振荡主要类型

高比例新能源并网场景下的低频振荡区别于传统电网振荡形式，主要分为区域间低频振荡、机组本地振荡、并网设备耦合振荡三类。区域间振荡体现为大范围电网功率的周期性波动，振荡覆盖范围广、持续时间长。机组本地振荡多出现于新能源集中并网区域，受机组控制参数匹配失衡影响产生局部功率振荡。设备耦合振荡源于电力电子装置与电网之间的动态交互，多表现为中低频耦合振荡，模态复杂且识别难度较大，对系统稳定运行干扰更为突出。

（三）低频振荡核心诱发机理

高比例新能源场景下低频振荡的核心诱因是系统阻尼缺失与动态耦合失衡。新能源机组无机械阻尼支撑，控制系统响应速度快，极易与电网阻抗形成动态耦合谐振。新能源场站集群化并网后，多台机组控制参数相互耦合干扰，容易引发群体性振荡现象。同时新能源出力随机性强、波动幅度大，电网潮流频繁变化，导致系统振荡模态实时切换，原有稳定控制装置难以适配动态变化的振荡特征，造成振荡无法快速衰减，甚至出现振荡持续发散的问题。

二、高比例新能源电网低频振荡抑制现存问题

（一）系统固有阻尼水平持续不足

随着传统同步机组逐步退役，电网天然阻尼与惯性资源持续缩减，系统抵御功率振荡的基础能力不断弱化。新能源机组并网运行过程中，多数机组以最大功率追踪为核心控制目标，不具备主动提供阻尼支撑的能力，无法参与系统振荡抑制。电网整体由强阻尼系统逐步转变为弱阻尼系统，低频振荡发生概率大幅提升，振荡衰减速度显著变慢，轻微功率扰动即可诱发持续性低频振荡，电网动态稳定裕度持续降低。

（二）传统抑制技术适配性不足

传统电力系统稳定器等抑制设备针对同步机组振荡特性设计，依托机械励磁系统实现阻尼调节，适配传统电网振荡模态。在高比例新能源并网场景下，电网振荡机理、振荡频率、振荡传播规律发生显著变化，传统抑制装置调节响应速度、调节范围有限，无法适配电力电子设备引发的新型振荡模态。传统控制手段难以识别多模态耦合振荡问题，存在抑制滞后、抑制效果有限等缺陷，无法满足新型电网的稳定控制需求。

（三）新能源集群振荡管控难度大

新能源电站多呈现集群化、规模化集中并网模式，不同厂家、不同类型新能源机组控制参数存在差异，机组之间、机组与电网之间的耦合关系复杂多变。单一机组参数波动极易引发集群性连锁振荡，振荡传播速度快、影响范围广。现阶段缺少针对性的集群协同抑制策略，多采用单机独立控制模式，机组之间缺乏协同配合，无法实现全域振荡风险的统筹管控，导致低频振荡问题难以彻底根治。

三、高比例新能源并网下低频振荡抑制核心技术分析

（一）新能源机组附加阻尼控制技术

附加阻尼控制技术通过优化新能源机组自身控制策略，在原有并网控制基础上增设阻尼控制环节，让新能源机组具备主动参与系统振荡抑制的能力。该技术依托电网运行状态信号，实时识别系统低频振荡模态，通过调节机组有功无功输出，向电网提供正向阻尼支撑，快速抵消系统振荡能量。技术改造无需新增硬件设备，仅通过算法优化即可实现阻尼提升，适配性强、改造成本低，可广泛应用于各类新能源并网机组，是现阶段提升系统阻尼的核心基础技术。

（二）柔性输电装置振荡抑制技术

柔性交流输电装置具备快速调节电网参数、优化潮流分布、抑制功率波动的能力，是解决新型电网低频振荡的重要手段。通过优化柔性输电设备的附加控制策略，可精准响应系统低频振荡信号，动态调节线路阻抗与传输功率，阻断振荡功率的传播路径，削弱振荡耦合效应。

（三）集群协同振荡抑制技术

针对新能源集群并网引发的群体性低频振荡问题，采用全域协同抑制技术实现规模化振荡管控。构建新能源集群分层控制体系，统筹调控区域内所有并网机组的阻尼参数与输出状态，统一机组响应特性，消除机组间参数耦合振荡隐患。通过上层电网统筹调度、中层集群协同控制、下层机组精准响应的层级架构，实现全域振荡风险的实时监测、精准识别与协同抑制，解决单机控制模式下管控碎片化、抑制效果不足的问题。

（四）智能监测与自适应抑制技术

依托智能感知与算法模型，构建低频振荡实时监测、模态识别与自适应抑制体系。通过实时采集电网全域运行数据，精准辨识复杂耦合振荡的频率、模态与传播路径，自动匹配最优抑制控制策略。系统可根据新能源出力波动、电网结构变化动态调整控制参数，实现振荡抑制策略的自适应迭代优化，有效解决传统固定控制策略适配性差、应对新型振荡能力不足的问题，大幅提升复杂电网振荡抑制的精准性与时效性。

结束语

高比例新能源并网重塑了电力系统的阻尼结构与动态特性，弱阻尼、低惯性、强耦合的电网特征，导致低频振荡问题呈现复杂化、频发化趋势，传统振荡抑制技术体系已无法适配新型电力系统运行需求。本文剖析新能源场景下低频振荡的形成机理与主要类型，梳理当前振荡管控存在的技术短板，系统分析机组阻尼控制、柔性输电调控、集群协同抑制、智能自适应控制四类核心技术。各类技术优势互补、适配不同振荡场景，能够有效提升系统阻尼水平。未来可进一步推进多技术融合优化，构建全域协同的智能化振荡防控体系，持续提升电网动态稳定能力。

参考文献

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