构网型技术探索 助力风光发电从“替补”晋升“主力”

引言

冀北电网具有得天独厚的风、光资源优势，在这里新能源建设正全速推进。2025年6月最新数据表明，冀北新能源总装机已突破8000万千瓦，达8167.4万千瓦。新能源装机占比超75.8%，居全国首位。冀北电网已成为全国新能源发展的“排头兵”和“风向标”。

面对高比例新能源接入导致的系统惯量降低与电压失稳风险，构网型新能源技术逐步成为关键解决方案。该技术赋予新能源机组自主构建系统频率与电压的能力，显著提升系统稳定性，助力风光从发电“替补”迈向发电“主力”，应用前景十分广阔。

《绿电漫谈》第2期，我们将深入解读构网型新能源技术的来龙去脉与发展现状，剖析支撑“绿电”成为主力的技术创新。

王耀函 国网冀北电科院智能电网与新能源研究所所长助理

作为 “大规模新能源主动支撑控制技术” 国家电网公司科技攻关团队的骨干成员，长期专注于新能源并网控制与测试技术研究。攻关团队重点围绕千万千瓦级新能源汇集需求分析、构网型新能源装备研制、新能源场站协同控制、100%新能源汇集系统稳定性以及新能源主动支撑试验验证“五大方向”开展攻关，着力突破新能源机组控制与支撑能量来源协同、场站内多支撑源响应时序匹配等核心难题，为构建安全可靠的新型电力系统提供技术支撑。

Q1

这些年，风光发电从“替补”到“主力”经历了什么？

风光发电的发展如同人的成长，其能力与责任随着规模的增加而不断提升。

2010年之前，风光发电处于“幼儿期”，新能源仅具备基发电功能，不承担任何支撑电网责任，当电网发生故障时，发电设备启动自我保护功能进而立刻脱网；2011-2016年，来到“少年期”，因脱网事故频发，风光发电被要求具备故障期间不脱网的低电压穿越能力，相关国家标准陆续出台。

随着新能源占比的进一步提高，新能源汇集送端弱电网强度、暂态电压稳定、宽频振荡风险等问题日益突出，需要风光发电提供更多的支撑电网能力。2017年，冀北建成国际首座虚拟同步机示范电站，掀开了新能源主动支撑技术攻关的序幕。行业在虚拟同步机技术、暂态支撑能力提升、阻抗特性优化等方面开展了广泛技术探索。

2023年，冀北电网成为我国首个新能源装机量和发电量占比过半“双主体”的省级电网，新型电力系统雏形初现。作为主力电源的风光发电需承担相应责任，运行机制必须由被动“跟随”电网向主动“构建”电网转变。构网型新能源技术获得国家政策支持，成为核心发展方向，单机构网已突破，整站构网正攻关。

Q2

构网型新能源技术是什么，有什么用？

简单说，应用构网型新能源技术后，风光发电设备摆脱了“必须等命令”的局限，获得了像传统主力电源一样的自主构建电压/频率、主动支撑和维持系统稳定的能力，尤其在故障时更能“扛事儿”，还能在电网瘫痪时“点火重启”。这大大提升了系统的韧性和接纳新能源的能力。

自主建电网：传统设备就像绿皮火车车厢，必须紧跟系统中火电等“火车头”的电压信号才能运行；而构网型设备则像高铁车厢，自带驱动电机，能主动建立并维持自身的电压基准，自主与电网保持同步运行。

模仿真功夫：构网型设备通过虚拟同步发电机技术、下垂控制等先进算法，以及高过载变流器、直流侧耦合储能等新型硬件拓扑，成功模拟了传统发电机的核心功能——自同步电压源运行。例如，它能提供“虚拟惯量”，让系统在负荷波动时也能从容应对。

故障显担当：构网型新能源技术在故障穿越能力上实现了质的飞跃。在电网出故障时，能主动“顶上去”提供强大的短路电流，帮系统更快稳住局面、恢复供电，不像以前可能自己先“撤”（脱网）了。万一电网全黑，它能像“打火石”一样，独立点燃局部电网，重建电压和频率，加速整个系统重启。

稳定薄弱区：在新能源密集区或孤岛等系统薄弱区域，它通过呈现低阻抗电压源特性（提供更结实的“骨架”）和自适应阻尼（装上“减震器”），主动增强系统“体质”，抑制电压波动、次同步振荡等问题，让新能源在更多地方安全可靠地发电。

Q3

目前，构网型新能源技术都用在哪了，效果如何？

当前，构网型设备已取得显著进展，构网型储能、风电、SVG等装备相继研制成功，并在不同场景落地应用；冀北康保构网型风电项目，是国内首座商业化构网型风电项目，主要用于支撑弱送端系统电压；成都构网型SVG项目，用于保障负荷中心电压稳定；额济纳旗构网型储能项目，用于维持弱联系系统稳定运行。这些示范项目充分验证了构网型技术的可行性。

▲康保卧龙山构网型风电场

Q4

规模化应用构网型新能源技术，挑战在哪？

构网型设备性能尚未与系统需求良好匹配。当前设备厂商对于构网型技术的理解并未达成一致，部分厂家过分追求示范设备指标的先进性，在装备研制中忽略了经济性；部分厂商虽宣称其设备具备构网功能，但运行中其特性不符合电网的实际需求。因此，如何在保证经济性和安全性的同时，最大程度发挥构网型装备的支撑能力，是需要解决的重要问题。

场站构网配置与运行缺乏依据。场站是新能源参与调度的最小单元，电网需要它整体表现出“构网”能力。而实际情况是，站内设备数量多、类型多，构网型设备与跟网型设备之间交互复杂，该如何经济、高效地配置这些设备，从而表现出“整站”构网能力，目前仍缺乏理论指导。这正是冀北张承地区新型电力系统科技创新示范工程子工程一——“构网型风光储主动支撑与汇集组网示范工程”的攻关目标。

构网型电源接入电网的稳定机理复杂。100%新能源汇集系统中，多种电力电子设备与电网深度耦合，使得稳定性问题更为复杂。目前，缺乏高精度手段验证系统运行特性，难以明确系统对主动支撑功能的需求，系统同步稳定性、宽频带振荡分析与调度控制技术尚不成熟。

针对构网型技术的测试评价体系尚不完善。现有物理扰动测试手段在面对构网型场站时，犹如用“小秤”称大象，难以评估百兆瓦级构网型场站在真实复杂电网中的表现。另一方面，现有并网检测标准体系存在系统性缺失，无法覆盖到构网型技术的本质技术特征和潜在新风险，这就导致无法有效评价构网型设备和场站的支撑性能和健康水平。

▲国家风光储输示范电站构网型风机测试现场

Q5

下一步在构网型技术方面，还将开展哪些探索？

我们正依托风光储主动支撑与汇集组网科技示范工程、张雄特高压100%新能源汇集系统场景，开展场站级构网“装备配置-运行控制-试验实证”全链条技术攻关与工程示范，探明适用于不同系统场景的构网型技术的集成应用模式，有效应对冀北电网送端过电压、宽频振荡以及调频特性劣化问题，保障冀北清洁能源基地安全稳定运行，带动新能源并网技术代际升级。

▲风光储主动支撑与汇集组网示范工程

持续加强电力系统柔性调节能力。通过燃煤发电机组灵活性改造，灵活调节出力：新能源充足时，快速降功率腾出发电空间；新能源不足时，迅速提功率保电网安全。截至目前，该基地已有38台、1356万千瓦容量燃煤发电机组完成灵活性改造，新增调峰能力136万千瓦，相当于为新能源“腾挪”了同等规模的发电空间。

持续加大电网投资建设力度。强化骨干网架， 先后建成投产张北至胜利、北京东扩建工程2项1000千伏特高压交流工程；提升配套工程，建设承德牌楼、张家口白土窑等10项500千伏新能源配套电网工程。从而构建起以特高压为支撑、交直流深度融合的新能源外送体系，满足3400万千瓦新能源送出需求。

开展高比例新能源接入下的电力系统运行仿真。依托电力仿真平台，精准解析上百种风光设备的运行机理，准确把握机组特性，从而构建重要输电通道和新能源汇集站的全场站仿真模型，全面提升电网安全水平。基于仿真结果，持续深入构网型新能源技术攻关，提升新能源主动支撑与自主稳定能力，使新能源从被动“跟随”电网向主动“构建”电网转变。