引言：在全球能源转型和低碳发展的背景下，大规模风电场和光伏电站通过柔性直流输电系统并网已成为重要趋势。风光经柔直并网系统是一种复杂的多时间尺度、强耦合非线性系统，其动态行为呈现出显著的随机性和不确定性，极易引发多模态振荡，严重威胁系统安全稳定运行。开展风光经柔直并网系统震荡抑制控制策略研究，对于充分发挥柔性直流输电技术优势，提高新能源并网友好性，支撑能源清洁高效发展具有重要价值。本文拟从建模、机理分析和控制方法等方面，系统阐述风光经柔直并网震荡抑制的研究现状和关键技术，以期为相关工程应用提供理论指导和技术支持。

1 风光经柔直并网系统建模与震荡机理分析

风光经柔直并网系统是一种将风电场、光伏电站和高压直流输电系统相互耦合的复杂系统。为了深入分析该系统的震荡机理，需要对各子系统进行精确建模^[1]。风电场可采用双馈异步发电机或永磁同步发电机等模型，考虑风速变化对发电机输出特性的影响；光伏电站可使用单二极管等效电路模型，结合最大功率点跟踪控制策略，模拟光伏阵列在不同辐射强度下的输出曲线；高压直流输电系统则通过换流器、直流线路和滤波器等元件的数学方程组构建仿真模型。在建立各子系统模型的基础上，还需考虑子系统间的相互作用和接口关系，形成风光经柔直并网系统的整体模型。

基于所建立的系统模型，可从能量角度和模态角度分析风光经柔直并网震荡产生的内在机理。风电场由于风速随机性和间歇性，导致有功功率和无功功率剧烈波动，激励出多时间尺度的振荡模态；光伏电站输出功率容易受到云遮等因素的影响，引起直流母线电压和交流并网点电压震荡；高压直流输电系统控制模式切换以及换流器阀组投切等过程也可能触发电磁暂态振荡。此外，风电场和光伏电站通过变流器实现并网，与同步发电机存在明显差异，连接点阻抗特性改变，可能导致新的振荡模式。

2 风光经柔直并网系统震荡抑制控制策略

2.1 阻尼控制器设计

风光经柔直并网系统的震荡抑制控制首要任务是提高系统阻尼，改善动态响应特性。阻尼控制器作为一种有效的装置，可通过功率电子变流器灵活地对风电场、光伏电站和直流系统施加附加阻尼^[2]。根据不同子系统的特点，分别设计相应的阻尼控制器至关重要。对于风电场，可在双馈异步发电机转子侧变流器或永磁同步发电机并网变流器中引入阻尼控制环节，通过调节转子电流或定子无功功率，产生阻尼转矩，抑制转子速度或功角振荡。对于光伏电站，可在并网逆变器控制回路中嵌入阻尼控制模块，通过调制有功或无功电流指令，在并网点注入阻尼电流，抑制电压和频率震荡。对于直流系统，可在换流器控制系统中增加补偿控制通道，施加阻尼调制量，抑制直流系统电磁暂态振荡。在阻尼控制器设计过程中，需重点关注控制器参数整定问题。采用多目标遗传算法、粒子群优化等智能优化方法，可在满足系统阻尼裕度约束的前提下，获得一组最优控制器参数，平衡阻尼性能与控制成本。

2.2 协调控制策略

风光直并网系统涉及风电场、光伏电站、直流输电等多个子系统，各子系统动态特性差异明显，且相互影响。单纯依靠各子系统的局部阻尼控制难以获得令人满意的震荡抑制效果，协调控制成为必然选择^[3]。协调控制策略的核心是统筹兼顾各子系统的控制目标和约束条件，优化系统整体性能。风光协调运行是一种行之有效的策略。通过优化调度风电场和光伏电站的有功出力，使两者在并网点的合成有功功率波动最小，减轻扰动对系统的冲击。同时，合理分配风电场和光伏电站的无功电流，维持并网点电压稳定，抑制电压暂降引起的低频振荡。风光直协调控制策略进一步考虑直流系统特性，在不同运行工况下，动态调整风电场、光伏电站与直流系统的控制模式，优化系统阻尼配置。例如，当直流系统发生换相失败引起严重振荡时，可通过快速降低风电场和光伏电站的出力，暂时将直流系统切换至岛运模式，待振荡衰减后再恢复正常运行。

2.3 基于智能算法的优化控制策略

风光经柔直并网系统呈现出结构复杂、参数多变、非线性强等特点，传统的控制方法难以适应其要求。智能算法具有强大的建模、搜索和优化能力，为解决复杂系统控制问题提供了新思路。将智能算法与现代控制理论相结合，形成的优化控制策略在风光直并网震荡抑制领域具有广阔应用前景^[4]。例如，采用支持向量机、人工神经网络等机器学习算法对风光直系统进行建模，可获得反映系统动态特性的非线性模型，克服了传统物理建模的局限性。在此基础上，结合模型预测控制、自适应动态规划等方法，可实现对未来扰动的预测和优化，大幅提升系统的动态性能。粒子群优化、差分进化等群体智能算法在多目标优化控制问题求解方面也显示出巨大优势。通过定义合适的目标函数，可在震荡抑制、经济运行等多个目标之间求得平衡，获得一组帕累托最优解。决策者据此可根据实际需求灵活选择控制策略，实现风光直系统的智能调控^[5]。此外，强化学习、迁移学习等新兴智能算法与风光直系统震荡抑制问题高度契合。这些算法通过不断与环境交互，自主学习最优控制策略，可显著提高系统的适应性和鲁棒性。

3 实际工程应用案例分析

风光经柔直并网作为新型输电方式，已在国内外多个实际工程中得到应用。分析这些工程案例中采取的震荡抑制控制策略，对指导未来相关工程设计具有重要参考价值。国内酒泉特高压柔性直流输电系统连接750kV酒泉—湖南直流线路与750kV河西750kV电网，并接纳酒泉风电基地和敦煌光伏基地，是典型的风光直并网工程。该工程采用了多层次、宽领域的协调控制策略，在各功率变流器中部署了基于能量函数的阻尼控制模块，有效抑制了系统振荡。河北张北柔性直流输电系统则突出了智能算法在震荡抑制中的作用。该系统引入了自适应动态规划方法，根据系统量测信息实时优化变流器控制策略，使系统始终运行在最佳阻尼点附近。在澳大利亚柔性直流输电系统中，采用了模态自适应的PSS，可根据系统小扰动在线分析低频振荡模态，自动整定PSS参数，增强了直流系统阻尼。总之，结合实际工程应用案例，深入分析各种震荡抑制控制策略的实施效果，可为风光直并网系统研究提供重要启示，不断推动技术进步与创新。

结束语：本文围绕风光经柔直并网系统震荡抑制控制这一关键问题，从建模、机理分析到控制策略设计等方面进行了深入研究。提出的多种阻尼控制和优化控制方法，为抑制风光经柔直并网系统振荡提供了新思路和新方案。在实际工程应用中，还需要针对具体系统的特点，开展大量的仿真分析和现场试验，不断完善和改进控制策略。未来，随着风光等新能源渗透率的持续提升，风光直互馈多信息流等更复杂的并网形式将不断涌现，亟需创新突破更高性能、更高智能的震荡抑制控制技术，推动能源互联网和智能电网的发展，为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供坚实支撑。

参考文献：

[1]李明，王华，张伟.柔性直流输电系统动态特性及其控制策略研究进展[J].中国电机工程学报，2019，39(1):2-15+465.

[2]杨军，苏钰，刘婷婷，等.基于改进模态分析的风光储互补柔性直流系统阻尼控制[J].电力系统自动化，2021，45(8):87-95.

[3]李光辉,王伟胜,刘纯,等.直驱风电场接入弱电网宽频带振荡机理与抑制方法(一)：宽频带阻抗特性与振荡机理分析[J].中国电机工程学报,2019,39(22):6547-6562.

[4]王伟胜,张冲,何国庆,等.大规模风电场并网系统次同步振荡研究综述[J].电网技术,2017,41(04):1050-1060.

[5]李光辉,王伟胜,刘纯,等.直驱风电场接入弱电网宽频带振荡机理与抑制方法(二)：基于阻抗重塑的宽频带振荡抑制方法[J].中国电机工程学报,2019,39(23):6908-6920+7104.