Q/GDWXXXXX—XXXX附錄A水輪機系統模型（資料性附錄）A.1引水系統及水輪機小擾動模型水輪機線性模型如附圖A.1所示。附圖A.1水輪機線性模型附圖A.1中，y為調速器輸出開度，Pm為水輪機輸出功率，Tw為水錘效應時間常數，s為微分算子。，對于理想水輪機，=1，=1.5，=1，=0.5，=1。A.2引水系統及水輪機非線性模型水輪機非線性模型如附圖A.2所示。附圖A.2水輪機非線性模型附圖A.2中，為實際導葉開度、為理想導葉開度、為標幺轉速、為水輪機額定標幺值、為水速、為空載水速、為水輪機增益、為在導葉處的水頭、為水頭初始穩態值。理想和實際導葉開度之間的關系如附圖A.3所示。附圖A.3理想和實際導葉開度之間的關系附錄B調速器參數優化方法（資料性附錄）B.1水輪機調速系統阻尼水平評估引發超低頻振蕩風險的重要因素為水輪機調速系統提供的負阻尼，系統超低頻段負阻尼特性主要受水輪機水錘效應以及調速器控制參數影響。調速器和水輪機組成的開環系統如附圖B.1所示：附圖B.SEQ圖\*ARABIC1調速器、水輪機開環系統模型調速器和水輪機系統的開環傳遞函數為： （B.SEQ公式\*ARABIC1）將式（B.1）所示的開環傳遞函數在坐標系中分解后如式（B.2）所示： （B.SEQ公式\*ARABIC2）式中，△Pm為機械功率增量，為轉速增量，DG為阻尼轉矩分量，KG為同步轉矩分量。由△Pm與之間的傳遞函數可知，DG>0時發電機將向系統提供正阻尼。將水輪機調速系統提供的轉矩在坐標系中分解后，位于軸的分量即為阻尼轉矩分量，定義為該系統的阻尼系數，可借此評估系統對超低頻振蕩的阻尼性能。典型參數下水電機組在0.04-2.5Hz都提供負阻尼。隨水錘時間常數變化的典型調速器和原動機系統阻尼特性如附圖B.2所示，圖中Tw為水錘效應時間常數，Tw越大，超低頻段負阻尼越明顯。附圖B.SEQ圖\*ARABIC2典型調速器和原動機系統阻尼特性B.2調速器參數優化目標減小調速器PI參數有利于提升超低頻段阻尼水平，但機組一次調頻能力將會降低；增大調速器PI參數有利于提升機組調頻能力，但會惡化超低頻段阻尼水平。一次調頻性能和阻尼水平對比如附圖B.3所示。因此，進行調速器參數優化時應兼顧超低頻振蕩抑制和頻率調節性能。附圖B.3一次調頻性能和阻尼水平對比B.3調速器運行模式選擇調速系統的阻尼特性與調速器工作模式和參數相關。某水電機組實測功率模式、開度模式以及孤網模式的阻尼特性分析結果如附圖B.4所示。附圖B.4三種模式阻尼特性比較功率模式在整個超低頻段均提供負阻尼；開度模式阻尼特性在整個超低頻段均優于功率模式；孤網模式在整個超低頻頻段均提供正阻尼。為提高調速系統阻尼，抑制超低頻振蕩，水電機組可考慮優先采用開度模式調節，在滿足頻率條件能力的前提下，部分機組可考慮按照孤網模式運行。附錄C無功電壓對電網頻率的影響（資料性附錄）C.1無功電壓與頻率之間的相互影響為了分析新能源和小水電供電系統孤網運行后的頻率穩定風險，可采用附圖C.1所示的簡化電網進行理論分析。附圖C.1簡化電網以電網功率外送方式為例，當小電網從聯網運行轉為孤網運行時，由于聯絡線的截斷，孤網內有功出現了富余，電網頻率升高。當發電機端口電壓恒定為V1，時，母線2、3的電壓V2、V3會隨著電網頻率的升高而進一步抬高，說明高頻對高壓有促進效應。根據電路理論，電容、電感發出的無功Qc、QL，分別定義為 （C.1）隨著頻率的升高，電容上產生的容性功率Qc成比例增加，但電感上產生的感性功率QL卻成比例減少。隨著容性無功補償度的降低，富余的容性功率會進一步抬升電壓。假設孤網內的負荷滿足式C.2所述的靜特性。 （C.2）式中，ap、bp、cp分別為恒定阻抗、恒定電流、恒定功率負荷的有功功率占總有功功率的百分比；VL為負荷電壓。隨著電壓升高，孤網內有功負荷會明顯地提升，從而增大發電機組電磁功率，抑制頻率上升。C.2斷面無功功率對系統解列后孤立電網頻率的影響斷面無功功率大小和方向對解列后孤立電網頻率有顯著影響。以某小型系統為例，如附圖C.1所示，斷面有功功率外送約10MW，無功功率約為零，解列后系統最高頻率達到50.75Hz；斷面有功功率外送約10MW，無功功率外送約10Mvar，解列后系統最高頻率達到50.45Hz；斷面有功功率外送約10MW，無功功率受入約10Mvar，解列后系統最高頻率達到50.97Hz。（a）解列斷面功率 （b）系統頻率附圖C.1斷面有功功率外送約10MW，無功功率約為零（a）解列斷面功率 （b）系統頻率附圖C.2斷面有功功率外送約10MW，無功功率外送約10Mvar（a）解列斷面功率 （b）系統頻率附圖C.3斷面有功功率外送約10MW，無功功率受入約10Mvar附錄D新能源頻率調節能力改造（資料性附錄）針對不同類型新能源場站，已出現了多種頻率調節能力改造路線，以下分別從風機單機、風電場、光伏單機和光伏電站四個角度介紹已有的新能源電站頻率調節能力改造技術路線。D.1風機單機為實現新能源電站頻率調節能力改造，可對每臺風機進行單機改造，使每臺風機具備調頻率節能力，進而使整站具備頻率調節能力。風機應對頻率上升時可通過棄風降低出力的方式進行頻率調節，風機應對頻率下降時，需增發出力進行頻率調節，增發出力的能量來源是關鍵問題，針對這一問題，衍生出了多種風機頻率調節控制方式。a）轉子超速控制轉子超速控制是控制轉子超速運行，使風機運行于非最大功率捕獲狀態的次優點，保留一部分的有功功率備用。超速控制參與系統頻率調節的響應速度快，對風機本身機械應力影響不大，但存在控制盲區。當風速達到額定值以后，機組需要通過槳距角控制實現恒功率運行，此時提高轉子轉速會超過設定的閾值，因此，超速控制僅適用于額定風速以下的運行工況。b）變槳控制變槳距控制是通過控制風機的槳距角，改變槳葉的迎風角度，使其處于最大功率點之下的某一運行點，從而留出一定的備用容量。風況一定的情況下，槳距角越大，機組留有的有功備用也就越大。槳距角控制的調節能力較強，調節范圍較大，可以實現全風速下的功率控制。但由于其執行機構為機械部件，因而響應速度較慢；而且當槳距角變化過于頻繁時，也容易加劇機組的機械磨損，縮短使用壽命，增加維護成本。c）配置儲能儲能系統具有性能穩定、控制靈活、響應快速的特點，在風電機組配置一定容量的儲能，可以輔助風電參與系統的頻率調節過程。D.2風電場除了針對每臺風機進行單機改造，還可以以風電場為頻率調節主體，根據風電場并網點頻率計算整個場站的頻率調節功率，并進行相應控制實現整場輸出功率的調節，達到頻率調節目標。根據上述邏輯進行風電場頻率調節控制的技術路線主要有以下兩種：a）場站級快速功率控制根據風電場并網點頻率計算整個場站需要輸出的頻率調節功率，并根據一定的分配邏輯計算每臺風機所應承擔的頻率調節功率目標，通過通訊網絡下發每臺風機所需承擔的調節任務，進而實現頻率調節功率的控制。采用這種方式進行頻率調節增發功率時，要求風機提前預留了足夠的備用容量。b）配置儲能在風電場配置一定容量的儲能，根據風電場并網點頻率計算整個場站需要輸出的頻率調節功率，控制儲能輸出相應的頻率調節功率。D.3光伏單機為使光伏電站具備頻率調節能力，可對每臺光伏進行單機改造，使其具備頻率調節能力，進而使整站具備頻率調節能力。光伏和風機一樣，在進行頻率調節需要增發功率時，其能量來源是關鍵問題，針對這一問題，主要有兩種解決方案：（1）正常運行時通過控制使光伏不運行在MPPT點，留備用，在頻率調節需要增發出力時釋放備用容量；（2）配置儲能。D.4光伏電站和風電場類似，除了針對每臺光伏單元進行單機改造，還可以以光伏電站為頻率調節主體，根據光伏電站并網點頻率計算整個場站的頻率調節功率，并進行相應控制實現整場輸出功率的調節，達到頻率調節目標。根據上述邏輯進行光伏電站頻率調節控制的技術路線主要有以下兩種：a）場站級快速功率控制根據光伏電站并網點頻率計算整個場站需要輸出的頻率調