构网型技术：为超高比例电力电子系统保驾护航

1月17日，国家能源局发布2024年度能源行业十大科技创新成果。高电压大容量电力电子构网型技术装备入选。该项成果建立了构网型控制特性塑造理论方法，实现了电网故障下毫秒内高倍率短路电流支撑和零延时惯量响应。

基于该项成果形成的装备，已成功应用于福建霞浦柔直、西藏电力保供专项等重大工程，为推动大规模清洁能源基地开发提供了坚实支撑。

转自：能源评论•首席能源观 /张越月

想象这样一个场景：当很多人共同举起一个重物时，如果有一个人倒下，旁边的人就需要多使出一些力气，才能继续举着重物，直到替代者到来；否则，这些人可能会难以负担，甚至一个接一个地倒下。西安交通大学电气工程学院院长杨旭用这个场景比喻“多机支撑电网”。他认为，多人类似于多电源，重物类似于负荷，旁边人多使出的力气则类似于惯性支撑频率。

在传统的电力系统中，电压源可以起到支撑作用。支撑的能力来自同步发电机的火电机组、水电机组和核电机组。随着新能源电源大规模接入电网，同步发电机在电网中的占比逐步降低，系统亟须补充惯量支撑能力。构网型技术可以对同步发电机的特性进行适当选取和模拟，使电力电子设备的功能类似于传统同步发电机，为电网提供惯量支撑。因此，这项技术在近年备受业内关注，成为全球多国研究和示范应用的方向。

需求驱动

系统演进催生技术发展

构网型技术在2000年前后开始试点应用，最早出现在微电网项目中。此后，这项技术不断演进，经历了控制策略从简单到复杂、从被动响应到主动支撑、从单一功能到多功能集成等一系列发展，应用范围也逐步从微电网拓展到区域电网以及大电网。

国网电科院（南瑞集团）研究院（全重实验室）副院长王伟认为，系统需求是推动构网型技术发展的动力，对控制策略、构网能力、能量来源不断进行探索和演进，从模拟同步机的外特性到塑造内电势特性，满足新能源发电项目在不同发展阶段应用场景的需求。在此过程中，行业对构网型技术功能定位的认识也在不断深化。

当前，构网型技术已经被用于储能、无功补偿装置（SVG）、新能源发电等多种电力电子设备。由于每种设备的能量储备、过流能力和集中度不同，构网型技术在其中发挥的功能也各不相同。

王伟认为，有三种功能是当前及未来一段时间内电力系统迫切需要的：一是促消纳，即针对新能源基地场站接入点短路比低、宽频振荡和暂态过电压导致新能源消纳受限的突出问题，通过提高电网强度和暂态电压支撑能力，避免大规模新能源连锁脱网风险，提高新能源的利用率和外送能力；二是强支撑，即通过支撑电网电压强度，防范系统故障下暂态电压出现失稳，提升大型城市对外来电能的受电能力；三是保供电，主要应用在薄弱电网地区，这类地区传统电源少，网架强度弱，构网型技术可以通过超强的故障穿越支撑能力以及孤岛连续供电技术，保障薄弱电网的可靠供电。

近年来，国家和地方层面出台了多项推动构网型技术应用的政策。

在国家层面，国家能源局发布的《国家能源局关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》提出，到2025年组织实施一批新能源加储能构网型技术示范项目，主要支持构网型风、光、储和新能源低频组网送出等技术研发与示范工程；国家能源局发布的《关于做好新能源消纳工作保障新能源高质量发展的通知》明确，要在西北网架结构薄弱的区域，应用构网型新能源。

在地方层面，新疆发展改革委在2023年7月发布了《关于组织上报2023年独立新型储能建设方案的通知》，明确了积极探索建设构网型储能，提出“喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地构网型储能比例原则上不低于年度新型储能规模20%”的目标；内蒙古自治区能源局2024年5月发布的《内蒙古自治区2024—2025年新型储能发展专项行动方案》则强调大力发展构网型储能。

在政策和需求的双重推动下，构网型技术的应用呈现出快速发展的态势。以构网型储能为例，2024年，全国构网型储能的招标量超过6.8吉瓦；

2025年，构网型储能项目会进一步发展，预计到2030年，总装机容量将超过30吉瓦。

合理规划

让技术实现优化配置

对于构网型技术下一步的发展，很多业内人士都强调“系统”的重要性。构网型技术不是单一装备技术创新，而是一项系统性工程。它不仅需要以系统需求引导构网型技术发展，也需要合理规划布局，降低构网型技术风险。

首先，需要系统考量的是技术如何实现优化配置。王伟认为，新型电力系统将呈现出多应用场景交织的状态，也面临电网多形态并存的格局，需要站在未来视角审视构网型技术的发展方向，思考技术的角色定位。他建议，应根据不同能量来源分类推动构网型装备研发，以发挥各自的优势。

在电力系统的规划方面，现有电力系统的规划方法一般只计及电压稳态偏移和潮流越限等静态约束，以及电网强度等稳定性约束。王伟认为，亟须探索结合构网型技术的规划配置新方法。因为场景目标不同，配置的电压等级和容量也不同，可根据功能定位决定规划构网型技术的配置原则，明确“配什么、配多大、配在哪”。

当前，构网型设备项目运行的实践表明，参数配置不当、整体不协同均会引发振荡甚至新能源脱网等问题。另外，各国标准虽然在功能名词上一致，但在内涵上却存在差异，这或将导致设备性能参差不齐。下一步，亟须建立健全统一的标准体系，增强技术合理配置的可操作性。

其次，如何与其他技术形成合力，也需要系统化思考。

国网电科院（南瑞集团）不久前发布的《构网型技术白皮书2024》显示，构网型技术是保障系统稳定运行的可行方向和重要路径，但在满足能源转型加速背景下对电网安全稳定运行的更高要求方面，该项技术目前仍然面临许多挑战和难题。杨旭认为，构网型电力电子装置在能量储备、电流储备、控制速度和带宽、稳定性和阻尼等方面还有优化空间。

在优化构网型技术本身的同时，还需要考虑它与其他技术的协同发展。通过系统化的视角，实现技术间的互补和优化。在未来一段时间内，构网型技术将和调相机技术等其他技术共同发展。《构网型技术白皮书2024》显示，与构网型装备相比，调相机的优势在于无功调节范围更宽、抗冲击能力强、工程技术手段成熟、可靠性高、运行经验丰富，但需要专业队伍定期检修和维护。

在构网型技术的未来发展中，保证设备的安全运行也很重要。目前，电化学储能的参数配置不合理、使用不当均会造成功率振荡和新能源脱网。未来，需要多元化拓展构网型技术的能量来源，并加强预留备用、风机载荷优化设计等方面的技术研发。

推广应用

确保技术稳健发展

随着构网型技术的不断发展，电力系统的管理方式也将出现新的变化。业内专家认为，构网型技术为构建超高比例电力电子系统提供了可能，电力系统将由“物理决定”转变为“控制决定”。为适应这一变化，传统的系统“分析师”需要转变为系统“设计师”，通过精准设计电力电子设备的复杂控制逻辑，满足不同场景下同步电网对安全稳定的需求，这将对系统分析人员和现有管理体系提出更高要求。

技术的变化对管理体系的要求体现在并网测试、仿真建模、数据管理等多方面，其中，构网型设备各项控制的逻辑及参数均可能影响稳定支撑效果，对测试的完整性和充分性提出很高要求。同时，不同厂家网络控制存在较大差异，且对内部的详细控制逻辑保密，大幅增加了设备建模和系统仿真的难度。此外，不同应用场景下系统面临的稳定问题不同，对构网型设备的稳定支撑需求也不同，因此，对其控制参数的要求也会存在差异。他建议，鉴于构网型的技术风险和管理难度，应在规划上优化构网型设备布局、管控构网型设备规模，在运行上提升构网型控制标准化程度、提高构网型设备性能要求，以降低构网型技术风险和稳定管理难度。

业内人士同时指出，在推广和应用构网型技术的过程中，更宜“小步徐行”，采取审慎和渐进的策略。特别是在应用初期，应适度控制应用的范围、适当提高设备要求，以确保技术的稳定运行和效果评估。这样做的目的，是在实践中积累经验，后续根据实际运行情况，逐步扩大应用范围，确保技术的稳健发展。

在选择应用场景时，业内人士建议应有所取舍，优先考虑那些系统中缺乏惯量和暂态电压支撑等快速支撑能力，且常规解决手段实施难度大的情况。在这些场景中，通过配置构网型设备，可以更有效地发挥技术优势。

同时，为确保应用的安全性和稳定性，需要为构网型技术的应用明确原则。这包括在弱网关键节点分散配置具备能量储备和过流能力的大容量构网型设备，并做好振荡风险分析，这将有助于降低技术带来的风险，减少稳定管理的难度，确保电网安全稳定运行。