中國儲能網訊：冀北電網具有得天獨厚的風、光資源優(yōu)勢，在這里新能源建設正全速推進。2025年6月最新數據表明，冀北新能源總裝機已突破8000萬千瓦，達8167.4萬千瓦。新能源裝機占比超75.8%，居全國首位。冀北電網已成為全國新能源發(fā)展的“排頭兵”和“風向標”。
面對高比例新能源接入導致的系統(tǒng)慣量降低與電壓失穩(wěn)風險，構網型新能源技術逐步成為關鍵解決方案。該技術賦予新能源機組自主構建系統(tǒng)頻率與電壓的能力，顯著提升系統(tǒng)穩(wěn)定性，助力風光從發(fā)電“替補”邁向發(fā)電“主力”，應用前景十分廣闊。
《綠電漫談》第2期，我們將深入解讀構網型新能源技術的來龍去脈與發(fā)展現(xiàn)狀，剖析支撐“綠電”成為主力的技術創(chuàng)新。
王耀函 國網冀北電科院智能電網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” 國家電網公司科技攻關團隊的骨干成員，長期專注于新能源并網控制與測試技術研究。攻關團隊重點圍繞千萬千瓦級新能源匯集需求分析、構網型新能源裝備研制、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驗證“五大方向”開展攻關，著力突破新能源機組控制與支撐能量來源協(xié)同、場站內多支撐源響應時序匹配等核心難題，為構建安全可靠的新型電力系統(tǒng)提供技術支撐。
Q1 這些年，風光發(fā)電從“替補”到“主力”經歷了什么？
風光發(fā)電的發(fā)展如同人的成長，其能力與責任隨著規(guī)模的增加而不斷提升。
2010年之前，風光發(fā)電處于“幼兒期”，新能源僅具備基發(fā)電功能，不承擔任何支撐電網責任，當電網發(fā)生故障時，發(fā)電設備啟動自我保護功能進而立刻脫網；2011-2016年，來到“少年期”，因脫網事故頻發(fā)，風光發(fā)電被要求具備故障期間不脫網的低電壓穿越能力，相關國家標準陸續(xù)出臺。
隨著新能源占比的進一步提高，新能源匯集送端弱電網強度、暫態(tài)電壓穩(wěn)定、寬頻振蕩風險等問題日益突出，需要風光發(fā)電提供更多的支撐電網能力。2017年，冀北建成國際首座虛擬同步機示范電站，掀開了新能源主動支撐技術攻關的序幕。行業(yè)在虛擬同步機技術、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探索。
2023年，冀北電網成為我國首個新能源裝機量和發(fā)電量占比過半“雙主體”的省級電網，新型電力系統(tǒng)雛形初現(xiàn)。作為主力電源的風光發(fā)電需承擔相應責任，運行機制必須由被動“跟隨”電網向主動“構建”電網轉變。構網型新能源技術獲得國家政策支持，成為核心發(fā)展方向，單機構網已突破，整站構網正攻關。
Q2 構網型新能源技術是什么，有什么用？
簡單說，應用構網型新能源技術后，風光發(fā)電設備擺脫了“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”，還能在電網癱瘓時“點火重啟”。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：傳統(tǒng)設備就像綠皮火車車廂，必須緊跟系統(tǒng)中火電等“火車頭”的電壓信號才能運行；而構網型設備則像高鐵車廂，自帶驅動電機，能主動建立并維持自身的電壓基準，自主與電網保持同步運行。
模仿真功夫：構網型設備通過虛擬同步發(fā)電機技術、下垂控制等先進算法，以及高過載變流器、直流側耦合儲能等新型硬件拓撲，成功模擬了傳統(tǒng)發(fā)電機的核心功能——自同步電壓源運行。例如，它能提供“虛擬慣量”，讓系統(tǒng)在負荷波動時也能從容應對。
故障顯擔當：構網型新能源技術在故障穿越能力上實現(xiàn)了質的飛躍。在電網出故障時，能主動“頂上去”提供強大的短路電流，幫系統(tǒng)更快穩(wěn)住局面、恢復供電，不像以前可能自己先“撤”（脫網）了。萬一電網全黑，它能像“打火石”一樣，獨立點燃局部電網，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（提供更結實的“骨架”）和自適應阻尼（裝上“減震器”），主動增強系統(tǒng)“體質”，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，構網型新能源技術都用在哪了，效果如何？
當前，構網型設備已取得顯著進展，構網型儲能、風電、SVG等裝備相繼研制成功，并在不同場景落地應用；冀北康保構網型風電項目，是國內首座商業(yè)化構網型風電項目，主要用于支撐弱送端系統(tǒng)電壓；成都構網型SVG項目，用于保障負荷中心電壓穩(wěn)定；額濟納旗構網型儲能項目，用于維持弱聯(lián)系系統(tǒng)穩(wěn)定運行。這些示范項目充分驗證了構網型技術的可行性。
Q4 規(guī)模化應用構網型新能源技術，挑戰(zhàn)在哪？
構網型設備性能尚未與系統(tǒng)需求良好匹配。當前設備廠商對于構網型技術的理解并未達成一致，部分廠家過分追求示范設備指標的先進性，在裝備研制中忽略了經濟性；部分廠商雖宣稱其設備具備構網功能，但運行中其特性不符合電網的實際需求。因此，如何在保證經濟性和安全性的同時，最大程度發(fā)揮構網型裝備的支撐能力，是需要解決的重要問題。
場站構網配置與運行缺乏依據。場站是新能源參與調度的最小單元，電網需要它整體表現(xiàn)出“構網”能力。而實際情況是，站內設備數量多、類型多，構網型設備與跟網型設備之間交互復雜，該如何經濟、高效地配置這些設備，從而表現(xiàn)出“整站”構網能力，目前仍缺乏理論指導。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——“構網型風光儲主動支撐與匯集組網示范工程”的攻關目標。
構網型電源接入電網的穩(wěn)定機理復雜。100%新能源匯集系統(tǒng)中，多種電力電子設備與電網深度耦合，使得穩(wěn)定性問題更為復雜。目前，缺乏高精度手段驗證系統(tǒng)運行特性，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度控制技術尚不成熟。
針對構網型技術的測試評價體系尚不完善?，F(xiàn)有物理擾動測試手段在面對構網型場站時，猶如用“小秤”稱大象，難以評估百兆瓦級構網型場站在真實復雜電網中的表現(xiàn)。另一方面，現(xiàn)有并網檢測標準體系存在系統(tǒng)性缺失，無法覆蓋到構網型技術的本質技術特征和潛在新風險，這就導致無法有效評價構網型設備和場站的支撐性能和健康水平。
Q5 下一步在構網型技術方面，還將開展哪些探索？
我們正依托風光儲主動支撐與匯集組網科技示范工程、張雄特高壓100%新能源匯集系統(tǒng)場景，開展場站級構網“裝備配置-運行控制-試驗實證”全鏈條技術攻關與工程示范，探明適用于不同系統(tǒng)場景的構網型技術的集成應用模式，有效應對冀北電網送端過電壓、寬頻振蕩以及調頻特性劣化問題，保障冀北清潔能源基地安全穩(wěn)定運行，帶動新能源并網技術代際升級。
持續(xù)加強電力系統(tǒng)柔性調節(jié)能力。通過燃煤發(fā)電機組靈活性改造，靈活調節(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)電機組完成靈活性改造，新增調峰能力136萬千瓦，相當于為新能源“騰挪”了同等規(guī)模的發(fā)電空間。
持續(xù)加大電網投資建設力度。強化骨干網架， 先后建成投產張北至勝利、北京東擴建工程2項1000千伏特高壓交流工程；提升配套工程，建設承德牌樓、張家口白土窯等10項500千伏新能源配套電網工程。從而構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)運行仿真。依托電力仿真平臺，精準解析上百種風光設備的運行機理，準確把握機組特性，從而構建重要輸電通道和新能源匯集站的全場站仿真模型，全面提升電網安全水平?；诜抡娼Y果，持續(xù)深入構網型新能源技術攻關，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”電網向主動“構建”電網轉變。
