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來源：電網(wǎng)頭條

近年來，有一個新概念大火。成為能源電力行業(yè)各大前沿論壇會議及技術(shù)專家口中的“?？汀?，它就是——構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)。

何為“構(gòu)網(wǎng)”？這項技術(shù)到底“構(gòu)”了什么？是一張電網(wǎng)嗎？這項技術(shù)又在能源電力行業(yè)掀起了怎樣的技術(shù)新浪潮？

電力系統(tǒng)新問題：“平衡”理想遇到“雙高”沖擊，怎么辦？

對于一個安全可靠的電力系統(tǒng)來說，最理想的電網(wǎng)狀態(tài)是電壓、頻率參數(shù)“平穩(wěn)”，發(fā)電、用電電量“平衡”?？稍诂F(xiàn)實中，由于一些不可控因素的影響，電網(wǎng)會出現(xiàn)電壓、頻率不穩(wěn)，甚至震蕩、故障等問題。怎么辦？

在新能源高比例并網(wǎng)前，也就是在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，我們常常借助同步發(fā)電機（比如調(diào)相機，傳統(tǒng)的火電、水電發(fā)電機）自帶的“慣性”，來“穩(wěn)定”電網(wǎng)各項參數(shù)。舉例來說，白鶴灘水電站的機組轉(zhuǎn)子重達2200噸，當電網(wǎng)電壓、頻率等參數(shù)產(chǎn)生波動時，機組由于自身重量大、慣性強，無法“一腳剎停”，不易受到電壓波動的影響，會保持相對穩(wěn)定的電壓頻率運行，從而實現(xiàn)系統(tǒng)維穩(wěn)的效果。

如今，我國的新能源裝機規(guī)模位居世界首位，年新增裝機容量占全球新增總裝機容量的一半以上。截至2024年9月底，我國新能源裝機容量突破11億千瓦，占全國發(fā)電總裝機容量37%。

數(shù)據(jù)來源：國家能源局、《中國能源大數(shù)據(jù)報告2023》

新能源裝機和電力電子化比例快速增長。在未來，傳統(tǒng)的同步發(fā)電機發(fā)電量和裝機占比也將持續(xù)下降。

數(shù)據(jù)來源：國家能源局、《構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)框架研究》

構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應(yīng)運而生。成為“雙高”背景下，電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域，一個“活力十足”的解決方案。

構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)：關(guān)鍵時刻“拉一把”的友好力量。

構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)又稱構(gòu)網(wǎng)型控制（Grid-forming Control）。最早出自1997年，德國太陽能供電技術(shù)研究所發(fā)布的一份研究報告。

2021年12月，北美電力可靠性委員會發(fā)布的白皮書中，為構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)給出了指導(dǎo)性的定義。

“構(gòu)網(wǎng)型控制”（Grid-forming Control）

在次暫態(tài)到暫態(tài)過程中，維持內(nèi)電勢相量恒定或接近恒定。由此，逆變器能夠立即響應(yīng)外部系統(tǒng)變化，并在不同電網(wǎng)條件下保持逆變器控制的穩(wěn)定性。同時，該技術(shù)通過控制電壓相量與電網(wǎng)中其他設(shè)備保持同步，通過適當調(diào)節(jié)有功功率和無功功率為電網(wǎng)提供支撐服務(wù)。

聽起來有些復(fù)雜，翻譯一下：

構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)，即將采用電力電子技術(shù)的設(shè)備，如儲能、靜止無功發(fā)生器（SVG）風機、光伏等，“偽裝”成能夠主動響應(yīng)、支撐并增強電網(wǎng)慣量、頻率、電壓、短路電流且具有一定維持能力的，對電網(wǎng)更加友好的獨立電源。根據(jù)電網(wǎng)需要，輸出電壓與頻率，讓它也像傳統(tǒng)同步發(fā)電機一樣“穩(wěn)”。這是怎么實現(xiàn)的呢？

關(guān)鍵靠“構(gòu)”。從上面的定義可以看出，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)，“構(gòu)”的并不是一張電網(wǎng)。構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備中的變流器或逆變器，能夠模擬同步發(fā)電機的物理機理，瞬時響應(yīng)在電網(wǎng)有維穩(wěn)需要時，主動“拉一把”?！皹?gòu)”出慣量、電壓和頻率，自然激發(fā)數(shù)倍于額定的電流，為電網(wǎng)提供慣量支撐、電壓支撐，提高系統(tǒng)阻尼水平，抑制寬頻振蕩增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（圖片由AI生成）

“構(gòu)網(wǎng)”VS“跟網(wǎng)”：誰是系統(tǒng)控制“優(yōu)等生”？它好在哪里？

其實，在新型電力系統(tǒng)“雙高”特征下，最常見的新能源并網(wǎng)技術(shù)，除了構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)，還有一種與之對應(yīng)的跟網(wǎng)型技術(shù)。顧名思義，跟網(wǎng)型技術(shù)的核心是“跟”，即發(fā)電設(shè)備依賴于電網(wǎng)提供的穩(wěn)定頻率和電壓參考值，并通過鎖相環(huán)技術(shù)追蹤電網(wǎng)電壓相角，實現(xiàn)與電網(wǎng)的同步。但存在一定的滯后性，一旦發(fā)生極端情況，跟網(wǎng)型設(shè)備還會脫網(wǎng)自保。相對于此，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的優(yōu)勢是顯而易見的。

首先，“有擔當”，主動抗風險。電網(wǎng)出現(xiàn)故障或擾動時，可以主動為電網(wǎng)提供電壓、頻率支撐，在極端情況下，構(gòu)網(wǎng)型儲能設(shè)備，還可以作為電網(wǎng)的“火種”，完成“黑啟動”讓電網(wǎng)“復(fù)活”。

第二，“高速路”，消納更可靠。在輸電線路有限的情況下，穩(wěn)定可靠的電網(wǎng)，能讓新能源發(fā)的電，更多更高效地輸送到用電端。

第三，“更友好”，應(yīng)用范圍廣。跟網(wǎng)型設(shè)備跟隨電網(wǎng)對電網(wǎng)依賴大，因此對電網(wǎng)要求較高，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)則可以且更適合在一些特殊場景下應(yīng)用。例如

01

新能源基地送端電網(wǎng)

“雙高”設(shè)備多，故障時系統(tǒng)參數(shù)易出現(xiàn)大幅波動。

02

末端電網(wǎng)、集中接受“外來電”地區(qū)

長途傳輸，電源距離負荷中心較遠，電力傳輸過程中無功損耗加大，電網(wǎng)末端無功電壓支撐能力不足，系統(tǒng)不穩(wěn)。

03

偏遠地區(qū)、海島等薄弱電網(wǎng)

大電網(wǎng)不能直達，只能靠自身發(fā)電，孤網(wǎng)運行，抗風險能力弱，需要支撐。

技術(shù)現(xiàn)狀：發(fā)展乘風破浪，仍需持續(xù)耕耘，只為更多可能

國內(nèi)外已開展的試點和應(yīng)用表明，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可行方向。2012年至今，南瑞集團持續(xù)推進構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)研究主攻構(gòu)網(wǎng)型儲能、構(gòu)網(wǎng)型SVG、構(gòu)網(wǎng)型柔直技術(shù)相關(guān)裝備，覆蓋5大產(chǎn)品線近20個子產(chǎn)品系列。

04

構(gòu)網(wǎng)型SVG

2024年，南瑞集團牽頭構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)登高計劃研發(fā)的世界首套電網(wǎng)側(cè)帶超容構(gòu)網(wǎng)型SVG成功投運……諸多亮眼成績的背后，是持續(xù)的耕耘和攻堅。

當然，能源加速轉(zhuǎn)型的背景，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提出了，更高的支撐要求。構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)雖然是保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可行方向和重要路徑，但目前還有相當多的難題亟待破解。未來，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)“構(gòu)”出的不只是清潔、安全、可靠，更是機遇、進步與更多的可能性！