1月17日，國家能源局發布2024年度能源行業十大科技創新成果。高電壓大容量電力電子構網型技術裝備入選。該項成果建立了構網型控制特性塑造理論方法，實現了電網故障下毫秒內高倍率短路電流支撐和零延時慣量響應。

　　基于該項成果形成的裝備，已成功應用于福建霞浦柔直、西藏電力保供專項等重大工程，為推動大規模清潔能源基地開發提供了堅實支撐。

　　文/本刊記者 張越月

　　想象這樣一個場景：當很多人共同舉起一個重物時，如果有一個人倒下，旁邊的人就需要多使出一些力氣，才能繼續舉著重物，直到替代者到來;否則，這些人可能會難以負擔，甚至一個接一個地倒下。西安交通大學電氣工程學院院長楊旭用這個場景比喻“多機支撐電網”。他認為，多人類似于多電源，重物類似于負荷，旁邊人多使出的力氣則類似于慣性支撐頻率。

　　在傳統的電力系統中，電壓源可以起到支撐作用。支撐的能力來自同步發電機的火電機組、水電機組和核電機組。隨著新能源電源大規模接入電網，同步發電機在電網中的占比逐步降低，系統亟須補充慣量支撐能力。構網型技術可以對同步發電機的特性進行適當選取和模擬，使電力電子設備的功能類似于傳統同步發電機，為電網提供慣量支撐。因此，這項技術在近年備受業內關注，成為全球多國研究和示范應用的方向。

　　需求驅動

　　系統演進催生技術發展

　　構網型技術在2000年前后開始試點應用，最早出現在微電網項目中。此后，這項技術不斷演進，經歷了控制策略從簡單到復雜、從被動響應到主動支撐、從單一功能到多功能集成等一系列發展，應用范圍也逐步從微電網拓展到區域電網以及大電網。

　　國網電科院(南瑞集團)研究院(全重實驗室)副院長王偉認為，系統需求是推動構網型技術發展的動力，對控制策略、構網能力、能量來源不斷進行探索和演進，從模擬同步機的外特性到塑造內電勢特性，滿足新能源發電項目在不同發展階段應用場景的需求。在此過程中，行業對構網型技術功能定位的認識也在不斷深化。

　　當前，構網型技術已經被用于儲能、無功補償裝置(SVG)、新能源發電等多種電力電子設備。由于每種設備的能量儲備、過流能力和集中度不同，構網型技術在其中發揮的功能也各不相同。

　　王偉認為，有三種功能是當前及未來一段時間內電力系統迫切需要的：一是促消納，即針對新能源基地場站接入點短路比低、寬頻振蕩和暫態過電壓導致新能源消納受限的突出問題，通過提高電網強度和暫態電壓支撐能力，避免大規模新能源連鎖脫網風險，提高新能源的利用率和外送能力;二是強支撐，即通過支撐電網電壓強度，防范系統故障下暫態電壓出現失穩，提升大型城市對外來電能的受電能力;三是保供電，主要應用在薄弱電網地區，這類地區傳統電源少，網架強度弱，構網型技術可以通過超強的故障穿越支撐能力以及孤島連續供電技術，保障薄弱電網的可靠供電。

　　近年來，國家和地方層面出臺了多項推動構網型技術應用的政策。

　　在國家層面，國家能源局發布的《國家能源局關于組織開展可再生能源發展試點示范的通知》提出，到2025年組織實施一批新能源加儲能構網型技術示范項目，主要支持構網型風、光、儲和新能源低頻組網送出等技術研發與示范工程;國家能源局發布的《關于做好新能源消納工作保障新能源高質量發展的通知》明確，要在西北網架結構薄弱的區域，應用構網型新能源。

　　>>新疆達坂城風電場的構網型風力發電機組。構網型技術為風電機組的穩定運行提供了保障。

　　在地方層面，新疆發展改革委在2023年7月發布了《關于組織上報2023年獨立新型儲能建設方案的通知》，明確了積極探索建設構網型儲能，提出“喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地構網型儲能比例原則上不低于年度新型儲能規模20%”的目標;內蒙古自治區能源局2024年5月發布的《內蒙古自治區2024—2025年新型儲能發展專項行動方案》則強調大力發展構網型儲能。

　　在政策和需求的雙重推動下，構網型技術的應用呈現出快速發展的態勢。以構網型儲能為例，2024年，全國構網型儲能的招標量超過6.8吉瓦;

　　2025年，構網型儲能項目會進一步發展，預計到2030年，總裝機容量將超過30吉瓦。

　　合理規劃

　　讓技術實現優化配置

　　對于構網型技術下一步的發展，很多業內人士都強調“系統”的重要性。構網型技術不是單一裝備技術創新，而是一項系統性工程。它不僅需要以系統需求引導構網型技術發展，也需要合理規劃布局，降低構網型技術風險。

　　首先，需要系統考量的是技術如何實現優化配置。王偉認為，新型電力系統將呈現出多應用場景交織的狀態，也面臨電網多形態并存的格局，需要站在未來視角審視構網型技術的發展方向，思考技術的角色定位。他建議，應根據不同能量來源分類推動構網型裝備研發，以發揮各自的優勢。

　　在電力系統的規劃方面，現有電力系統的規劃方法一般只計及電壓穩態偏移和潮流越限等靜態約束，以及電網強度等穩定性約束。王偉認為，亟須探索結合構網型技術的規劃配置新方法。因為場景目標不同，配置的電壓等級和容量也不同，可根據功能定位決定規劃構網型技術的配置原則，明確“配什么、配多大、配在哪”。

　　當前，構網型設備項目運行的實踐表明，參數配置不當、整體不協同均會引發振蕩甚至新能源脫網等問題。另外，各國標準雖然在功能名詞上一致，但在內涵上卻存在差異，這或將導致設備性能參差不齊。下一步，亟須建立健全統一的標準體系，增強技術合理配置的可操作性。

　　其次，如何與其他技術形成合力，也需要系統化思考。

　　國網電科院(南瑞集團)不久前發布的《構網型技術白皮書2024》顯示，構網型技術是保障系統穩定運行的可行方向和重要路徑，但在滿足能源轉型加速背景下對電網安全穩定運行的更高要求方面，該項技術目前仍然面臨許多挑戰和難題。楊旭認為，構網型電力電子裝置在能量儲備、電流儲備、控制速度和帶寬、穩定性和阻尼等方面還有優化空間。

　　在優化構網型技術本身的同時，還需要考慮它與其他技術的協同發展。通過系統化的視角，實現技術間的互補和優化。在未來一段時間內，構網型技術將和調相機技術等其他技術共同發展。《構網型技術白皮書2024》顯示，與構網型裝備相比，調相機的優勢在于無功調節范圍更寬、抗沖擊能力強、工程技術手段成熟、可靠性高、運行經驗豐富，但需要專業隊伍定期檢修和維護。

　　在構網型技術的未來發展中，保證設備的安全運行也很重要。目前，電化學儲能的參數配置不合理、使用不當均會造成功率振蕩和新能源脫網。未來，需要多元化拓展構網型技術的能量來源，并加強預留備用、風機載荷優化設計等方面的技術研發。

　　推廣應用

　　確保技術穩健發展

　　隨著構網型技術的不斷發展，電力系統的管理方式也將出現新的變化。業內專家認為，構網型技術為構建超高比例電力電子系統提供了可能，電力系統將由“物理決定”轉變為“控制決定”。為適應這一變化，傳統的系統“分析師”需要轉變為系統“設計師”，通過精準設計電力電子設備的復雜控制邏輯，滿足不同場景下同步電網對安全穩定的需求，這將對系統分析人員和現有管理體系提出更高要求。

　　技術的變化對管理體系的要求體現在并網測試、仿真建模、數據管理等多方面，其中，構網型設備各項控制的邏輯及參數均可能影響穩定支撐效果，對測試的完整性和充分性提出很高要求。同時，不同廠家網絡控制存在較大差異，且對內部的詳細控制邏輯保密，大幅增加了設備建模和系統仿真的難度。此外，不同應用場景下系統面臨的穩定問題不同，對構網型設備的穩定支撐需求也不同，因此，對其控制參數的要求也會存在差異。他建議，鑒于構網型的技術風險和管理難度，應在規劃上優化構網型設備布局、管控構網型設備規模，在運行上提升構網型控制標準化程度、提高構網型設備性能要求，以降低構網型技術風險和穩定管理難度。

　　業內人士同時指出，在推廣和應用構網型技術的過程中，更宜“小步徐行”，采取審慎和漸進的策略。特別是在應用初期，應適度控制應用的范圍、適當提高設備要求，以確保技術的穩定運行和效果評估。這樣做的目的，是在實踐中積累經驗，后續根據實際運行情況，逐步擴大應用范圍，確保技術的穩健發展。

　　在選擇應用場景時，業內人士建議應有所取舍，優先考慮那些系統中缺乏慣量和暫態電壓支撐等快速支撐能力，且常規解決手段實施難度大的情況。在這些場景中，通過配置構網型設備，可以更有效地發揮技術優勢。

　　同時，為確保應用的安全性和穩定性，需要為構網型技術的應用明確原則。這包括在弱網關鍵節點分散配置具備能量儲備和過流能力的大容量構網型設備，并做好振蕩風險分析，這將有助于降低技術帶來的風險，減少穩定管理的難度，確保電網安全穩定運行。