Linearized calculation method of critical inertia in energy power systems with renewable energy and its application

HONG Liu; LYU Daoxin; YANG Zhongtao; MA Shaowu; JIANG Xue

doi:10.3969/j.issn.2097-0706.2025.09.002

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Linearized calculation method of critical inertia in energy power systems with renewable energy and its application

Mechanisms and Proactive Defense for Power System Resilience | 更新时间：2025-10-29

- Linearized calculation method of critical inertia in energy power systems with renewable energy and its application
- BLASTING Vol. 47, Issue 9, Pages: 10-17(2025)
- 作者机构：
  
  国网甘肃省电力公司酒泉供电公司，甘肃酒泉 735099
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.3969/j.issn.2097-0706.2025.09.002
  CLC：
- Received：15 April 2024，
  
  Revised：2024-07-18，
  
  Published Online：27 August 2024，
  
  Published：25 September 2025
- 稿件说明：
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洪鎏,吕道鑫,杨忠涛等.新能源并网电力系统临界惯量线性化计算方法及应用[J].综合智慧能源,2025,47(09):10-17.

HONG Liu,LYU Daoxin,YANG Zhongtao,et al.Linearized calculation method of critical inertia in energy power systems with renewable energy and its application[J].BLASTING,2025,47(09):10-17.
洪鎏,吕道鑫,杨忠涛等.新能源并网电力系统临界惯量线性化计算方法及应用[J].综合智慧能源,2025,47(09):10-17. DOI： 10.3969/j.issn.2097-0706.2025.09.002.

HONG Liu,LYU Daoxin,YANG Zhongtao,et al.Linearized calculation method of critical inertia in energy power systems with renewable energy and its application[J].BLASTING,2025,47(09):10-17. DOI： 10.3969/j.issn.2097-0706.2025.09.002.

摘要

随着新能源-变流器馈入的数量增加，电力系统等效惯量不断降低，导致系统在高比例和大规模电力电子设备接入的情况下面临频率失稳风险。临界惯量是反映电网频率安全边界的最小惯量，是判断电网频率安全状态的关键参数，但求解具有非线性特征，复杂难求。提出一种新能源并网系统的临界惯量线性化计算方法。引入频率最低点和最大频率变化率边界约束指标对应临界惯量，通过建立电网等效转子运动方程，并对同步机组一次调频响应过程线性化处理，实现对临界惯量线性化解析求解。针对某实际电网模型，采用PSASP软件仿真验证了计算结果的精确性。

Abstract

With the increase of new energy sources and converter feed-ins， the equivalent inertia of a power system continuously decreases， leading to instable power systems with high-proportion new energy and massive electronic devices accessed. Critical inertia，the lower limit of the inertia， represents safety boundary of grid frequency，and it is a key parameter in judging the safety of the power grid. However， the solving process is complex since the parameter is nonlinear. In view of this， a linearized calculation method for critical inertia of the energy system with renewable energy is proposed. By introducing the critical inertias corresponding to the two boundary constraints， the lowest frequency and the maximum frequency variation rate， the equivalent rotor motion equation of the grid is established，and the primary frequency response process of a synchronous generator set is linearized， realizing the linearized analytical solution for the critical inertia. Finally， the accuracy of the calculation results is verified through PSASP software simulation executed on an actual power grid model.

关键词

Keywords

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