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风光储集成化微电网稳定性分析与致稳控制总结

个人简介

• 姓名：王睿
• 职务：中共党员，东北大学研究生院培养办主任，特聘研究员
• 教育背景：
  • 2012-2016 东北大学 学士
  • 2016-2021 东北大学 博士（联合培养：2019-2020 新加坡南洋理工大学）
• 工作经历：
  • 2021-2022 东北大学 讲师
  • 2023-2024 东北大学 副教授
  • 2024-至今 东北大学 研究生院培养办主任，特聘研究员

研究背景

随着能源转型的推进，优化整合电源侧、电网侧、负荷侧资源，构建源网荷储高度融合、协同互动的供给新形态成为重要方向。因地制宜建设智能微电网，有助于促进新能源就地消纳。然而，风光储集成化微电网在运行中面临以下技术挑战：

• 电力系统强度下降：导致微网阻抗不匹配，引发失稳事故。
• 源侧调节能力下降：风光等可再生能源波动大，传统分布式协同控制难以实现电压恢复与功率均衡。
• 载侧调整难：传统调度技术难以满足新能源与柔性负荷（如热力系统）的实时供需平衡。

主要成果

1. 阻抗不匹配—微电网系统建模及其致稳控制技术

• 研究内容：

  • 建立全工况分布式风光并网模型
  • 提出工程化参数稳定区间选取技术
  • 设计阻抗重塑致稳控制算法

• 关键方法：

  • 通过系统模型降阶与频域转换，实现系统建模
  • 提出阻抗权重辨识方法，用于稳定约束刻画
  • 基于稳定方程集设计局部最优控制策略

• 支撑成果：

  • 王睿，孙秋野，马大中, et al. Line impedance cooperative stability region identification method for grid-tied inverters under weak grids, IEEE Transactions on Smart Grid, 2020, 11(4): 2856-2866
  • 王睿，于潇寒，孙秋野，et al. The Integrated Reference Region Analysis for Parallel DFIGs' Interfacing Inductors, IEEE Transactions on Power Electronics, 2024, 39(6): 7632-7642

2. 供需不匹配—源侧类脉冲协同控制策略

• 研究内容：

  • 构建微电网即插即用式状态方程模型
  • 提出微网母线内类脉冲协同控制
  • 设计微网母线间类脉冲协同控制

• 关键方法：

  • 下垂控制模型
  • 协同控制模型（包含母线间功率/频率动态响应）

• 支撑成果：

  • 王睿，田旭，孙秋野，et al. Voltage Containment and Current Sharing in Multi-Bus DC Microgrids: Both Leader and Non-leader Impulse-like Control Scheme, The Innovation Energy, 2024, online

3. 供需不匹配—载侧虚拟云储能实时控制策略

• 研究内容：

  • 构建虚拟云储能定义及模型
  • 提出热网络类柔性负荷的虚拟异步机控制技术
  • 设计热质储能的虚拟异步/同步机控制技术

• 关键方法：

  • 虚拟储能系统模型构建（基于热网络与热质储能）
  • 虚拟充放电策略（基于系统温度变化与热量增减）
  • 实现电/热系统量纲统一，提升供需实时平衡能力

• 支撑成果：

  • 王睿, et al. A study of novel real-time power balance strategy with virtual asynchronous machine control for regional integrated electric-thermal energy systems, Science China Technological Sciences, 2024, 67(7): 2074-2086
  • 王睿，孙秋野，et al. Distributed Secondary Frequency Restoration Control Based on Virtual Asynchronous Machines for Virtual Energy Storage Systems, Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, doi: 10.35833/MPCE.2025.000426

关键信息总结

• 技术挑战：

  • 阻抗不匹配导致系统失稳
  • 源侧调节能力下降，难以实现电压恢复与功率均衡
  • 载侧调度技术无法满足新能源与柔性负荷的实时供需平衡

• 创新点：

  • 提出工程化参数稳定区间选取方法，解决时变参数系统稳定性问题
  • 设计类脉冲协同控制策略，提升源侧功率与电压的协调控制能力
  • 引入虚拟云储能概念，将热网络/热质储能作为大惯性储能系统，实现电/热系统量纲统一

• 实验验证：

  • 通过实验平台验证了虚拟云储能系统的充放电性能
  • 模型精度评估与控制策略测试结果表明方法有效

参考文献

1. R. Wang, Q. Sun, W. Hu, Y. Li, D. Ma and P. Wang, "SoC-Based Droop Coefficients Stability Region Analysis of the Battery for Stand-Alone Supply Systems With Constant Power Loads," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 36, no. 7, pp. 7866-7879, July 2021
2. R. Wang, X. Yu, Q. Sun, D. Li, Y. Gui and P. Wang, "The Integrated Reference Region Analysis for Parallel DFIGs' Interfacing Inductors," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 39, no. 6, pp. 7632-7642, June 2024
3. R. Wang, D. Ma, M. -J. Li, Q. Sun, H. Zhang and P. Wang, "Accurate Current Sharing and Voltage Regulation in Hybrid Wind/Solar Systems: An Adaptive Dynamic Programming Approach," in IEEE Transactions on Consumer Electronics, vol. 68, no. 3, pp. 261-272, Aug. 2022
4. R. Wang, W. Li, Q. Sun, Y. Li, Y. Gui and P. Wang, "Fully Distributed Dynamic Edge-Event-Triggered Current Sharing Control Strategy for Multibus DC Microgrids With Power Coupling," in IEEE Transactions on Industrial Informatics, vol. 19, no. 4, pp. 5667-5678, April 2023
5. Y. Wang, R. Wang, Q. Sun, M. -J. Li, P. Zhang and P. Wang, "A Power Balancing Strategy of Virtual Asynchronous Machine/Synchronous Generator for STEM During Full Operating Conditions," in IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 16, no. 6, pp. 4395-4407, Nov. 2025
6. R. Zhang, R. Wang, et al., "Distributed Secondary Frequency Restoration Control Based on Virtual Asynchronous Machines for Virtual Energy Storage Systems," in Journal of Modern Power Systems and Clean Energy, doi: 10.35833/MPCE.2025.000426