構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)作為推動新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，在提升電網(wǎng)靈活性、促進可再生能源高效接入及保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行等方面正展現(xiàn)出巨大潛力。
為深入探討構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的最新進展，促進產(chǎn)學(xué)研用各領(lǐng)域交流，12月7日，來自能源電力領(lǐng)域的權(quán)威專家學(xué)者共聚南瑞集團，在“構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)與新型電力系統(tǒng)”技術(shù)論壇上，為研判構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的新模式、新業(yè)態(tài)碰撞思維，啟迪智慧。
構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)重要性凸顯
構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)是通過對同步發(fā)電機特性進行適當(dāng)選取和模擬，使電力電子化發(fā)電設(shè)備類似等同于傳統(tǒng)同步發(fā)電機，從而讓電力系統(tǒng)維持在原有方式下運行的技術(shù)。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)的宏偉藍圖中，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)正逐漸成為重要的組成部分。
今年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局、國家數(shù)據(jù)局共同發(fā)布《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案（2024—2027年）》，明確提出推進構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應(yīng)用，根據(jù)高比例新能源電力系統(tǒng)運行需要，選擇典型場景應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)，具備主動支撐電網(wǎng)電壓、頻率、功角穩(wěn)定能力，以保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
近年來，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)發(fā)展勢頭迅猛。
有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國2024年構(gòu)網(wǎng)型儲能招標超過6.8吉瓦，預(yù)計2030年總裝機規(guī)模超過30吉瓦，2024-2030年構(gòu)網(wǎng)型儲能、新能源復(fù)合增長率將分別達到56%、150%。
此外，澳大利亞構(gòu)網(wǎng)型儲能投運計劃于2025年暴漲7倍，美國要求新裝的儲能都應(yīng)具備構(gòu)網(wǎng)控制功能，發(fā)展構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)已成為國內(nèi)外共識。
為進一步推動構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)從理論研究邁向?qū)嵺`應(yīng)用，國家電網(wǎng)公司充分發(fā)揮強大的資源整合與戰(zhàn)略引領(lǐng)能力，在構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)產(chǎn)品方面持續(xù)深耕。
其中，國家電網(wǎng)所屬南瑞集團承擔(dān)了首個虛擬同步機國家863計劃、首個構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)國家重點研發(fā)計劃等重大項目；聚焦構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備特性認知研究、技術(shù)標準頂層設(shè)計、技術(shù)攻關(guān)及裝備研制、多場景應(yīng)用示范等方面，率先研制出構(gòu)網(wǎng)型新能源、構(gòu)網(wǎng)型儲能、電網(wǎng)側(cè)帶超容構(gòu)網(wǎng)型SVG等一批高端裝備，在天津中新生態(tài)城、張北風(fēng)光儲輸基地、內(nèi)蒙額濟納、西藏拉薩等地廣泛應(yīng)用，為主干電網(wǎng)強支撐、末端電網(wǎng)穩(wěn)供電、“高海邊無”保供電、清潔能源友好并網(wǎng)等作出了積極貢獻。
“構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)仍處于規(guī)模化發(fā)展早期，需要行業(yè)達成共識，共同推動構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的進步，既要滿足當(dāng)下大規(guī)模清潔能源發(fā)展需求，又要保障我國復(fù)雜大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，助力構(gòu)建‘同步機+構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備’雙穩(wěn)定支撐模式。”南瑞集團董事長、黨委書記山社武表示。
規(guī)模化應(yīng)用待深入推進
就構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀看，目前，微電網(wǎng)應(yīng)用較為成熟，獨立供電系統(tǒng)已取得小規(guī)模應(yīng)用，局部弱電網(wǎng)開展了應(yīng)用示范但尚未開展規(guī)模化應(yīng)用，大電網(wǎng)則僅開展零星試點。
中國工程院院士舒印彪表示，積極推進構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)創(chuàng)新和推廣應(yīng)用，下一步，建議在加強技術(shù)攻關(guān)、重視示范應(yīng)用、發(fā)揮標準引領(lǐng)作用、完善配套機制等方面發(fā)力，協(xié)力破解難題。
“首先，要厘清構(gòu)網(wǎng)型裝備在不同場景下的功能定位、構(gòu)網(wǎng)能力要求、技術(shù)經(jīng)濟性和規(guī)劃配置方法，不斷加深對構(gòu)網(wǎng)型裝備的同步特性、多機協(xié)同及穩(wěn)定機理的認知，面向多場景迭代，研制針對性更強、適用性更好、性能更優(yōu)的構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)裝備。”舒印彪強調(diào)。
中國工程院院士沈國榮認為，“構(gòu)網(wǎng)”是具備獨立構(gòu)建電力系統(tǒng)能力的理想同步電源，加強從儲能和無功補償兩方面的具體實踐來驗證構(gòu)網(wǎng)能力，將為行業(yè)推動構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)發(fā)展提供重要參考。
推動構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)健康有序發(fā)展，除了要全面加強構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)管理，根據(jù)新型電力系統(tǒng)不同階段的需求和構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)特點設(shè)計發(fā)展路線，還需進一步強化相關(guān)標準建設(shè)。
據(jù)了解，自1997年構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)在國際上被首次提出后，英國、德國、美國、澳大利亞等已相繼制定了構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)標準，針對新能源、儲能等領(lǐng)域的構(gòu)網(wǎng)型裝置設(shè)置了不同的檢測方法。而我國已有的構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)標準尚主要集中在儲能領(lǐng)域，亟需形成多應(yīng)用場景、多技術(shù)領(lǐng)域的構(gòu)網(wǎng)型標準體系。
多類技術(shù)難題亟需攻克
在業(yè)內(nèi)看來，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)是繼調(diào)相機后，又一個保障電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的可行方向。支撐新型電力系統(tǒng)發(fā)展，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)能夠發(fā)揮新能源送端電網(wǎng)促消納、電源“空心化”的受端電網(wǎng)強支撐、薄弱電網(wǎng)保供電三方面作用。
針對新能源基地場站接入點短路比低，寬頻振蕩和暫態(tài)過電壓導(dǎo)致新能源消納受限的突出問題，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)通過提高電網(wǎng)強度和暫態(tài)電壓支撐能力，避免大規(guī)模新能源連鎖脫網(wǎng)風(fēng)險，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平，提高新能源利用率和外送能力。
通過支撐電網(wǎng)電壓強度，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)能有效防范系統(tǒng)故障下暫態(tài)電壓失穩(wěn)，提升大型城市外來電受電能力，保障高峰時段供電能力。同時，在傳統(tǒng)電源少、網(wǎng)架強度弱的西南地區(qū)，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)也可通過超強的故障穿越支撐能力、孤島連續(xù)供電技術(shù)，保障薄弱電網(wǎng)可靠供電。
當(dāng)前，我國投運和在建的構(gòu)網(wǎng)型項目共96個，以儲能、SVG（Static Var Generator，靜止無功發(fā)生器）為主。構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)水平總體處于國際領(lǐng)先，尤其是各類構(gòu)網(wǎng)型裝備全面發(fā)展，開展了各種應(yīng)用場景實證。不過，聚焦構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)在大電網(wǎng)中的應(yīng)用，還有許多亟需攻克的技術(shù)難題。
“支撐電網(wǎng)運行，在風(fēng)險防御方面，目前多形態(tài)振蕩問題突出，穩(wěn)定控制不確定性增強。此外，有別于跟網(wǎng)型設(shè)備，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備涉網(wǎng)參數(shù)多，對系統(tǒng)特性影響規(guī)律復(fù)雜，因此在頻率協(xié)調(diào)、多層級電壓協(xié)同控制方面，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備與同步機并聯(lián)協(xié)調(diào)難度也進一步增大。”南瑞集團研究院（全重實驗室）副院長王偉認為。
王偉表示，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備與同步機、跟網(wǎng)型設(shè)備間耦合作用加強，使得機電耦合的低頻振蕩、電磁耦合的寬頻振蕩交織疊加，產(chǎn)生非預(yù)期的多形態(tài)振蕩問題。同時，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備的限幅、切換環(huán)節(jié)增加了系統(tǒng)的不確定性，使得故障暫態(tài)過程中系統(tǒng)新增非期望平衡點，導(dǎo)致系統(tǒng)能量函數(shù)變化復(fù)雜，面臨暫態(tài)同步失穩(wěn)風(fēng)險。
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