构网型技术，成为近几年与新能源相关的各类新闻和展会的一个热点。风电整机和部件企业纷纷加大研发力度，已有多家企业推出相关产品，并完成了现场测试。那么，当前构网型风电技术的整体发展水平如何？离真正的商业化还有多远的距离？围绕这些问题，《风能》与阳光电源股份有限公司风能事业部（下称“阳光风能”）副总裁吴玉杨展开了对话。
构网型技术，赋能新型电力系统建设
构网型技术受到关注的大背景是，随着包括风电在内的新能源快速发展，其在电力系统中的占比日益提高，尤其是在国家明确碳达峰碳中和时间表后，这个趋势进一步提速。
吴玉杨告诉《风能》，长期以来，跟网型风电机组作为发电设备，支撑电网能力有限。在复杂电网下，传统的风电机组电网适应性压力很大。然而，随着电力系统中的新能源占比越来越大，需要新能源发电设备具备较强的电网支撑能力，能够主动支撑电网的电压、频率等稳定。更严苛的情况是，风电作为主力电源时，风电机组需要具备构建电网的能力，确保在特殊工况下维持电网的稳定运行。
“构网型技术的价值，体现在风电机组并网场景下，电网出现扰动时，构网型变流器能够确保维持风电机组稳定运行，起到保险的作用。在一些离网的场景中，风电作为主要的一次电源，构网型变流器需要能够在各种暂态过程中保证稳定的电源特性。”他进一步解释道。
这就要求构网型风电机组必须具备提供一定短路电流、暂态主动支撑能力等，构网型设备容量的提升成为显性要求。构网型风电机组在一定场景下需要能够根据负荷侧的变化，自动调节风电机组输出的功率，以维持电网电压和频率的稳定，也就是“源随荷动”。同时，在电网出现故障等突发情况下，构网型风电机组需要通过控制策略迅速加以识别，支撑电网快速恢复。
凭借上述特性，构网型风电机组可以广泛应用于沙戈荒、乡村分散式、工业园区、能源岛等存在弱电网、微电网、离网等场景中。
在构建以新能源为主体的新型电力系统背景下，构网型技术获得了各方的高度重视。
近些年，国家陆续出台过多个与构网型技术相关的政策。2023年9月27日印发的《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》提出，支持构网型风电技术研发与工程示范。2024年7月25日印发的《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》，将“推进构网型技术应用”确定为推进新型电力系统建设的重点行动之一。2024年10月18日印发的《关于大力实施可再生能源替代行动的指导意见》提出，推进构网型新能源、长时间尺度功率预测等新技术应用；在工厂和园区开展绿色直供电试点，推进构网型、孤网运行、自备性质的可再生能源综合利用工程试点。
有了政策的加持，风电企业加快实施构网型技术研发与示范，一批重要成果相继问世。在2024北京国际风能大会暨展览会（CWP 2024）上，多家风电企业展示了构网型技术和产品。
抢滩登陆，变流器企业积极储备技术
作为风电机组的核心部件，变流器在电力转换中扮演着关键角色，它也成为研发构网型风电技术的关键一环。一些变流器企业较早便开始进行相关技术储备，其产品已进入现场实测阶段。
据吴玉杨介绍，早在2016年，阳光风能就启动了构网型技术的研发布局，是最早推进这项工作的风电企业之一。
“当时，我们基于对新能源产业及电网发展趋势的研判，提前做了构网型技术的研究，那时还没有‘构网’这么响亮的名字，本质就是电压源输出，相关研发工作已经持续了近10年。”他表示，“虽然构网型技术尚未实现批量商业化应用，但我们的想法是，未来很多的风电应用场景离不开这项技术，我们必须尽早做好技术储备，一旦有需要，我们就有能力提供经过充分验证的成熟技术和产品。”
经过多年积累，近几年这家企业在构网型技术研发及产品应用方面不断取得突破，2020—2021年实现构网型变流器现场长期稳定运行、主动惯量支撑等功能，2022年实现构网型变流器并/离网在线切换测试，2023年完成极弱电网下构网故障穿越测试……由此陆续完成了构网型极弱电网支撑、故障穿越、惯量支撑等方面的现场实证，并配合构网型风电机组开展了构网型技术相关标准指标的验证。
其中，2023年5月，阳光风能配合整机企业在浙江某海上风电场完成了风电机组的孤岛运行，这意味着阳光风能的变流器首次在风电机组实现“黑启动”并带载运行。测试显示，“黑启动”解决方案能够显著减少后备电源的初始投资成本，给客户带来明显的经济效益。此外，在电网电力送达前，利用“黑启动”方案可以完成风电机组调试工作，实现风电机组或风电场的孤岛运行，提升场站调试速率，缩短风电场建设工期。
2023年9月，在河北省张家口市张北县库金图风电场，国内首台构网型双馈风电机组通过了现场实测验证。测试中，阳光电源的构网型变流器表现优异，依托宽范围阻抗模拟环境，构网型双馈风电机组在强、弱、极弱等不同强度的电网条件下表现出良好的暂/稳态控制能力，成功完成跟网/构网模式在线切换、电网故障穿越、低频振荡抑制、暂态支撑等实证工作。
为提高新能源发电设备并网性能研发及测试的效率，阳光电源推出了支持构网型设备测试的电网模拟电源，实现1~100MVA容量全覆盖，380V~35kV，50Hz/60Hz电网全适应，可以完成风电、光伏、储能、SVG、试验台等领域的测试，满足电网适应性、故障穿越、调频与惯量响应等测试标准要求。
产业协同，加快构网型技术商业化
吴玉杨认为，当前构网型风电技术仍处于应用起步阶段，要实现批量商业化，业界仍需在协同创新、完善市场机制、健全标准体系等方面做好细化工作。
研发构网型风电技术，涉及从关键部件到整机的软硬件调整，协同创新便成为必由之路。
“作为关键部件，无论是从硬件层面提高设备容量，还是在软件上调整控制策略，都需要与整机企业密切配合，打通风电机组系统整体功能。”吴玉杨说，“阳光风能积极与各整机企业、电科院及业主等深入交流，收集构网功能的具体要求，将之融入变流产品开发中，开展平台化、通用性设计，让我们的产品能够与设备、电网及负荷端全面适配。”
配置构网功能，提升电网支撑能力，势必会影响变流器成本。在吴玉杨看来，在当前行业持续降本的形势下，这部分增加的成本对风电企业和构网型风电技术推广应用造成了比较大的影响。
“研发创新功能，提升设备性能，都需要持续的研发投入。作为部件企业，构网型变流产品功能的开发、测试、验证，需要投入大量资源，产品价值的提升带来了一定程度的成本增加。如何评估构网型风电机组的价值，促使各相关方积极推广应用，是当前行业需要思考的问题。”他指出。
对此，吴玉杨建议，应建立合理的市场机制，充分体现构网型技术在支撑电网稳定运行方面所产生的价值，并在相关企业间形成合理的成本分摊机制，上下游企业协同推广。
此外，由于各种应用场景的情况千差万别，对于构网型风电机组应当具备哪些功能，需要通过开展更深入的理论研究、仿真分析和现场测试来验证支撑。
“并非所有的场景都需要构网型技术，构网功能也不是越多越好。在某些场景中应用构网型技术，可能会降低效能。”吴玉杨强调，“未来，随着应用场景日益丰富，对构网型技术的具体要求会更加明晰，细化功能可选，针对各种应用场景中的电网特性进行评估，并通过标准体系将之固定下来。”
目前，阳光风能正在参与构网型技术标准的制定，将自身的研究和实践积累融入其中，与业界共同明确通用技术规范、技术要求和测试规程，将技术适配至不同的应用场景，以更好地指导构网型风电技术的设计、研发、测试等工作。
“当前所做的理论仿真和现场测试，场景相对是固定的，但在商业化应用后就不会如此理想化了，可能会出现各种无法预知的情况，构网型风电机组的运行价值如何，仍有待接受实践的检验。”吴玉杨向《风能》表示，“阳光风能愿与业界同仁分享我们的经验，与产业链上下游一道推动构网型风电技术走向成熟，为构建以新能源为主体的新型电力系统作出贡献。”
来源：《风能》杂志，文：夏云峰
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