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導語

為應對大規模光伏并網易引發的次同步振蕩問題，華北電力大學李庚銀教授團隊在《電工技術學報》2026年第2期提出Koopman響應驅動預測控制的次同步振蕩魯棒抑制策略。研究人員基于系統行為學理論將光伏并網系統進行了有限時域數據重構，并在Koopman線性化觀測空間中準確辨識了非線性系統的動態行為；進而，將系統行為的辨識、預測與控制融入滾動的最優控制策略設計中，并引入正則化與松弛技術以增強控制魯棒性，實現次同步振蕩的在線抑制。通過時域仿真和硬件在環實驗，在噪聲干擾、參數變化、源/荷波動、電網拓撲變化等不確定條件中，驗證了抑制策略的有效性、魯棒性和實用性。

研究背景

為實現“碳達峰、碳中和”戰略目標，以光伏為代表的新能源裝機容量持續跨越式增長。然而，光伏發電的弱抗擾性與低阻尼特性導致其與電網動態交互時易引發次同步振蕩，危害電力系統的安全穩定運行。由于光伏并網系統具有高維復雜、強非線性、強不確定等特點，傳統基于精確數學模型的振蕩抑制策略失效風險加劇。與此同時，純數據驅動方法存在可解釋性差、計算成本高、難以實時部署等缺陷。因此，面向新型電力系統的工程需求，亟需一種不依賴精確模型、魯棒性強、可在線實時應用的次同步振蕩抑制新技術。

論文所解決的問題及意義

針對傳統次同步振蕩抑制策略依賴精確模型的局限性與純數據驅動控制存在可解釋性差、實時性不足的問題，本文設計了Koopman響應驅動預測控制的次同步振蕩魯棒抑制策略（KRDPC-SRSS）。所提出的Koopman響應驅動預測控制框架，突破傳統模型依賴，實現了非線性系統動態行為的準確辨識與預測；通過正則化與松弛技術增強了控制魯棒性，有效應對了量測噪聲、參數變化、源/荷波動等不確定性。實驗驗證表明，所設計振蕩抑制策略可顯著提升光伏并網系統動態穩定性，為新型電力系統安全穩定運行提供技術支撐。

圖1 光伏并網系統KRDPC-SRSS的設計框架

論文方法及創新點

1、本文構建了Koopman響應驅動預測控制的次同步振蕩抑制框架

利用Koopman算符將非線性系統映射至線性觀測空間，解決系統行為學理論在非線性系統中的擴展難題；將系統行為的辨識、預測與控制有機融入單一的線性二次型優化問題中，能夠實現在線多步滾動優化，從而抑制次同步振蕩。

圖2 含光伏并網的IEEE 39節點系統各場站角頻率與聯絡線有功功率的響應曲線

2、提出了魯棒性增強的Koopman響應驅動預測控制策略

引入L2正則化與松弛變量，從理論層面證明策略的魯棒增強機理，解決預測模型與實際狀態失配問題，提升控制策略在噪聲干擾、參數變化等場景下的魯棒性。

圖3 [-0.001, 0.001]量測噪聲下的受控系統響應曲線

圖4 [-0.05, 0.05]量測噪聲下的受控系統響應曲線

表1 不同量測噪聲下三種抑制策略的預測與控制性能

3、設計最優控制律解析表達的快速求解方法

降低次同步振蕩抑制策略的計算復雜度，將單步計算時間壓縮至27μs，滿足工程實時性要求。

圖5 受控光伏并網系統的硬件在環實驗平臺

結論

1）提出了結合Koopman算符的系統行為學理論，實現了非線性系統的有限時域數據重構，所提響應驅動預測模型能夠準確辨識非線性特征顯著的光伏并網系統的次同步振蕩行為。

2）相比線性控制策略或基于確定性等式約束的控制策略，Koopman響應驅動預測控制策略具有更準確的預測性能與更可靠、魯棒的控制性能。

3）開發了最優控制律解析表達的快速求解方法，硬件在環實驗表明，所提次同步振蕩抑制策略可實現毫秒級單步控制指令計算，具備實際工程推廣潛力。

團隊介紹

李庚銀教授團隊依托新能源電力系統全國重點實驗室，長期致力于新能源電力系統分析與控制研究。團隊負責人李庚銀曾任國務院學位委員會第七屆電氣工程學科評議組成員，享受國務院頒發的政府特殊津貼，現為華北電力大學電氣工程學科責任教授，研究方向涵蓋新能源電力系統分析與控制、先進輸電技術、能源電力經濟等，主持完成國家重點研發計劃項目“城區用戶與電網供需友好互動系統”、“響應驅動的大電網穩定性智能增強分析與控制技術”課題2項，主持完成國家自然科學基金重大項目課題/國際合作重點項目/面上項目4項，目前主持智能電網國家重大科技專項課題“安全穩定約束下高負荷密度受端電網拓撲優化和自動規劃技術”。獲省部級和行業學會科技獎勵10余項，發表學術論文500余篇，授權國家發明專利30余項，主編出版國家級規劃教材1部。

王子涵

工學博士，研究方向為數據驅動的新能源電力系統動態分析與穩定控制。現就職于國網浙江省電力有限公司電力科學研究院電力系統研究所。

鄭樂

工學博士，華北電力大學副教授，IEEE PES動態電力系統人工智能應用分技術委員會委員，IEEE-ICPET國際會議共同主席。長期從事電力系統穩定分析與控制、人工智能在電力系統應用等領域研究工作。

曹竣淇

在讀碩士研究生，研究方向為新能源電力系統的穩定性分析。

伍珀葦

工學碩士，新能源電力系統的穩定控制。

李佳晏

工學博士，研究方向為新能源并網的穩定性分析。

李庚銀

華北電力大學教授，博士生導師，電氣工程學科責任教授，國務院政府特殊津貼獲得者，國務院學位委員會第七屆電氣工程學科評議組成員。長期從事電力系統規劃、分析、運行、控制等領域研究工作，在新能源基地外送系統規劃、電力用戶與電網供需友好互動、新能源電力系統穩定分析與控制等方面取得突破性成果。

本工作成果發表在2026年第2期《電工技術學報》，論文標題為“Koopman響應驅動預測控制的光伏并網系統次同步振蕩魯棒抑制策略研究“。本課題得到國家重點研發計劃項目“響應驅動的大電網穩定性智能增強分析與控制技術”、金風科技項目“構網型與隨網型控制的交互影響機理”資助。

引用本文

王子涵, 鄭樂, 曹竣淇, 伍珀葦, 李佳晏, 李庚銀. Koopman響應驅動預測控制的光伏并網系統次同步振蕩魯棒抑制策略研究[J]. 電工技術學報, 2026, 41(2): 575-590. Wang Zihan, Zheng Le, Cao Junqi, Wu Powei, Li Jiayan, Li Gengyin. Research on Subsynchronous Oscillation Suppression Strategy of PV Grid-Connected Systemvia Koopman-Based Response-Driven Predictive Control. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(2): 575-590.

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