中國儲能網(wǎng)訊：冀北電網(wǎng)具有得天獨(dú)厚的風(fēng)、光資源優(yōu)勢，在這里新能源建設(shè)正全速推進(jìn)。2025年6月最新數(shù)據(jù)表明，冀北新能源總裝機(jī)已突破8000萬千瓦，達(dá)8167.4萬千瓦。新能源裝機(jī)占比超75.8%，居全國首位。冀北電網(wǎng)已成為全國新能源發(fā)展的“排頭兵”和“風(fēng)向標(biāo)”。
面對高比例新能源接入導(dǎo)致的系統(tǒng)慣量降低與電壓失穩(wěn)風(fēng)險，構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)逐步成為關(guān)鍵解決方案。該技術(shù)賦予新能源機(jī)組自主構(gòu)建系統(tǒng)頻率與電壓的能力，顯著提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，助力風(fēng)光從發(fā)電“替補(bǔ)”邁向發(fā)電“主力”，應(yīng)用前景十分廣闊。
《綠電漫談》第2期，我們將深入解讀構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)的來龍去脈與發(fā)展現(xiàn)狀，剖析支撐“綠電”成為主力的技術(shù)創(chuàng)新。
王耀函 國網(wǎng)冀北電科院智能電網(wǎng)與新能源研究所所長助理
作為 “大規(guī)模新能源主動支撐控制技術(shù)” 國家電網(wǎng)公司科技攻關(guān)團(tuán)隊(duì)的骨干成員，長期專注于新能源并網(wǎng)控制與測試技術(shù)研究。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)圍繞千萬千瓦級新能源匯集需求分析、構(gòu)網(wǎng)型新能源裝備研制、新能源場站協(xié)同控制、100%新能源匯集系統(tǒng)穩(wěn)定性以及新能源主動支撐試驗(yàn)驗(yàn)證“五大方向”開展攻關(guān)，著力突破新能源機(jī)組控制與支撐能量來源協(xié)同、場站內(nèi)多支撐源響應(yīng)時序匹配等核心難題，為構(gòu)建安全可靠的新型電力系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。
Q1 這些年，風(fēng)光發(fā)電從“替補(bǔ)”到“主力”經(jīng)歷了什么？
風(fēng)光發(fā)電的發(fā)展如同人的成長，其能力與責(zé)任隨著規(guī)模的增加而不斷提升。
2010年之前，風(fēng)光發(fā)電處于“幼兒期”，新能源僅具備基發(fā)電功能，不承擔(dān)任何支撐電網(wǎng)責(zé)任，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，發(fā)電設(shè)備啟動自我保護(hù)功能進(jìn)而立刻脫網(wǎng)；2011-2016年，來到“少年期”，因脫網(wǎng)事故頻發(fā)，風(fēng)光發(fā)電被要求具備故障期間不脫網(wǎng)的低電壓穿越能力，相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)陸續(xù)出臺。
隨著新能源占比的進(jìn)一步提高，新能源匯集送端弱電網(wǎng)強(qiáng)度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定、寬頻振蕩風(fēng)險等問題日益突出，需要風(fēng)光發(fā)電提供更多的支撐電網(wǎng)能力。2017年，冀北建成國際首座虛擬同步機(jī)示范電站，掀開了新能源主動支撐技術(shù)攻關(guān)的序幕。行業(yè)在虛擬同步機(jī)技術(shù)、暫態(tài)支撐能力提升、阻抗特性優(yōu)化等方面開展了廣泛技術(shù)探索。
2023年，冀北電網(wǎng)成為我國首個新能源裝機(jī)量和發(fā)電量占比過半“雙主體”的省級電網(wǎng)，新型電力系統(tǒng)雛形初現(xiàn)。作為主力電源的風(fēng)光發(fā)電需承擔(dān)相應(yīng)責(zé)任，運(yùn)行機(jī)制必須由被動“跟隨”電網(wǎng)向主動“構(gòu)建”電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)獲得國家政策支持，成為核心發(fā)展方向，單機(jī)構(gòu)網(wǎng)已突破，整站構(gòu)網(wǎng)正攻關(guān)。
Q2 構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)是什么，有什么用？
簡單說，應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)后，風(fēng)光發(fā)電設(shè)備擺脫了“必須等命令”的局限，獲得了像傳統(tǒng)主力電源一樣的自主構(gòu)建電壓/頻率、主動支撐和維持系統(tǒng)穩(wěn)定的能力，尤其在故障時更能“扛事兒”，還能在電網(wǎng)癱瘓時“點(diǎn)火重啟”。這大大提升了系統(tǒng)的韌性和接納新能源的能力。
自主建電網(wǎng)：傳統(tǒng)設(shè)備就像綠皮火車車廂，必須緊跟系統(tǒng)中火電等“火車頭”的電壓信號才能運(yùn)行；而構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備則像高鐵車廂，自帶驅(qū)動電機(jī)，能主動建立并維持自身的電壓基準(zhǔn)，自主與電網(wǎng)保持同步運(yùn)行。
模仿真功夫：構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備通過虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)、下垂控制等先進(jìn)算法，以及高過載變流器、直流側(cè)耦合儲能等新型硬件拓?fù)?，成功模擬了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)的核心功能——自同步電壓源運(yùn)行。例如，它能提供“虛擬慣量”，讓系統(tǒng)在負(fù)荷波動時也能從容應(yīng)對。
故障顯擔(dān)當(dāng)：構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)在故障穿越能力上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。在電網(wǎng)出故障時，能主動“頂上去”提供強(qiáng)大的短路電流，幫系統(tǒng)更快穩(wěn)住局面、恢復(fù)供電，不像以前可能自己先“撤”（脫網(wǎng)）了。萬一電網(wǎng)全黑，它能像“打火石”一樣，獨(dú)立點(diǎn)燃局部電網(wǎng)，重建電壓和頻率，加速整個系統(tǒng)重啟。
穩(wěn)定薄弱區(qū)：在新能源密集區(qū)或孤島等系統(tǒng)薄弱區(qū)域，它通過呈現(xiàn)低阻抗電壓源特性（提供更結(jié)實(shí)的“骨架”）和自適應(yīng)阻尼（裝上“減震器”），主動增強(qiáng)系統(tǒng)“體質(zhì)”，抑制電壓波動、次同步振蕩等問題，讓新能源在更多地方安全可靠地發(fā)電。
Q3 目前，構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)都用在哪了，效果如何？
當(dāng)前，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備已取得顯著進(jìn)展，構(gòu)網(wǎng)型儲能、風(fēng)電、SVG等裝備相繼研制成功，并在不同場景落地應(yīng)用；冀北康保構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電項(xiàng)目，是國內(nèi)首座商業(yè)化構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電項(xiàng)目，主要用于支撐弱送端系統(tǒng)電壓；成都構(gòu)網(wǎng)型SVG項(xiàng)目，用于保障負(fù)荷中心電壓穩(wěn)定；額濟(jì)納旗構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目，用于維持弱聯(lián)系系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。這些示范項(xiàng)目充分驗(yàn)證了構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的可行性。
Q4 規(guī)?；瘧?yīng)用構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)，挑戰(zhàn)在哪？
構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備性能尚未與系統(tǒng)需求良好匹配。當(dāng)前設(shè)備廠商對于構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的理解并未達(dá)成一致，部分廠家過分追求示范設(shè)備指標(biāo)的先進(jìn)性，在裝備研制中忽略了經(jīng)濟(jì)性；部分廠商雖宣稱其設(shè)備具備構(gòu)網(wǎng)功能，但運(yùn)行中其特性不符合電網(wǎng)的實(shí)際需求。因此，如何在保證經(jīng)濟(jì)性和安全性的同時，最大程度發(fā)揮構(gòu)網(wǎng)型裝備的支撐能力，是需要解決的重要問題。
場站構(gòu)網(wǎng)配置與運(yùn)行缺乏依據(jù)。場站是新能源參與調(diào)度的最小單元，電網(wǎng)需要它整體表現(xiàn)出“構(gòu)網(wǎng)”能力。而實(shí)際情況是，站內(nèi)設(shè)備數(shù)量多、類型多，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備與跟網(wǎng)型設(shè)備之間交互復(fù)雜，該如何經(jīng)濟(jì)、高效地配置這些設(shè)備，從而表現(xiàn)出“整站”構(gòu)網(wǎng)能力，目前仍缺乏理論指導(dǎo)。這正是冀北張承地區(qū)新型電力系統(tǒng)科技創(chuàng)新示范工程子工程一——“構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)光儲主動支撐與匯集組網(wǎng)示范工程”的攻關(guān)目標(biāo)。
構(gòu)網(wǎng)型電源接入電網(wǎng)的穩(wěn)定機(jī)理復(fù)雜。100%新能源匯集系統(tǒng)中，多種電力電子設(shè)備與電網(wǎng)深度耦合，使得穩(wěn)定性問題更為復(fù)雜。目前，缺乏高精度手段驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行特性，難以明確系統(tǒng)對主動支撐功能的需求，系統(tǒng)同步穩(wěn)定性、寬頻帶振蕩分析與調(diào)度控制技術(shù)尚不成熟。
針對構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的測試評價體系尚不完善。現(xiàn)有物理擾動測試手段在面對構(gòu)網(wǎng)型場站時，猶如用“小秤”稱大象，難以評估百兆瓦級構(gòu)網(wǎng)型場站在真實(shí)復(fù)雜電網(wǎng)中的表現(xiàn)。另一方面，現(xiàn)有并網(wǎng)檢測標(biāo)準(zhǔn)體系存在系統(tǒng)性缺失，無法覆蓋到構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的本質(zhì)技術(shù)特征和潛在新風(fēng)險，這就導(dǎo)致無法有效評價構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備和場站的支撐性能和健康水平。
Q5 下一步在構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)方面，還將開展哪些探索？
我們正依托風(fēng)光儲主動支撐與匯集組網(wǎng)科技示范工程、張雄特高壓100%新能源匯集系統(tǒng)場景，開展場站級構(gòu)網(wǎng)“裝備配置-運(yùn)行控制-試驗(yàn)實(shí)證”全鏈條技術(shù)攻關(guān)與工程示范，探明適用于不同系統(tǒng)場景的構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的集成應(yīng)用模式，有效應(yīng)對冀北電網(wǎng)送端過電壓、寬頻振蕩以及調(diào)頻特性劣化問題，保障冀北清潔能源基地安全穩(wěn)定運(yùn)行，帶動新能源并網(wǎng)技術(shù)代際升級。
持續(xù)加強(qiáng)電力系統(tǒng)柔性調(diào)節(jié)能力。通過燃煤發(fā)電機(jī)組靈活性改造，靈活調(diào)節(jié)出力：新能源充足時，快速降功率騰出發(fā)電空間；新能源不足時，迅速提功率保電網(wǎng)安全。截至目前，該基地已有38臺、1356萬千瓦容量燃煤發(fā)電機(jī)組完成靈活性改造，新增調(diào)峰能力136萬千瓦，相當(dāng)于為新能源“騰挪”了同等規(guī)模的發(fā)電空間。
持續(xù)加大電網(wǎng)投資建設(shè)力度。強(qiáng)化骨干網(wǎng)架， 先后建成投產(chǎn)張北至勝利、北京東擴(kuò)建工程2項(xiàng)1000千伏特高壓交流工程；提升配套工程，建設(shè)承德牌樓、張家口白土窯等10項(xiàng)500千伏新能源配套電網(wǎng)工程。從而構(gòu)建起以特高壓為支撐、交直流深度融合的新能源外送體系，滿足3400萬千瓦新能源送出需求。
開展高比例新能源接入下的電力系統(tǒng)運(yùn)行仿真。依托電力仿真平臺，精準(zhǔn)解析上百種風(fēng)光設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理，準(zhǔn)確把握機(jī)組特性，從而構(gòu)建重要輸電通道和新能源匯集站的全場站仿真模型，全面提升電網(wǎng)安全水平?；诜抡娼Y(jié)果，持續(xù)深入構(gòu)網(wǎng)型新能源技術(shù)攻關(guān)，提升新能源主動支撐與自主穩(wěn)定能力，使新能源從被動“跟隨”電網(wǎng)向主動“構(gòu)建”電網(wǎng)轉(zhuǎn)變。
