为满足“双碳”目标，我国风电、光伏等新能源产业发展势头迅猛。据国家能源局公布数据显示，截至2023年9月底，全国可再生能源装机约13.84亿千瓦，约占我国总装机的49.6%，已超过火电装机。其中，水电装机4.19亿千瓦，风电装机4亿千瓦，光伏发电装机5.21亿千瓦。从电力系统运行的角度来看，随着清洁、绿色、可再生新能源的高渗透率导致新型电力系统面临巨大压力。主因是新能源随机性、波动性、间歇性，导致用电需求高峰期时，电力系统面临平衡和确保充足资源的挑战，还有电子电力装备大量取代传统的同步发电机，引起低惯量的问题。
唐山海泰数字能源技术有限公司总监 李亚西
11月8日，在2023第二届中国储能产业论坛上，唐山海泰数字能源技术有限公司总监李亚西做了“构网控制与新型电力系统的稳定性分析”的主题演讲。李亚西对“跟网”与“构网”的区别、新型电力系统稳定性及平抑新能源发电波动、提升系统惯量、增强频率与电压支撑能力、控制短路容量和改善电网阻尼特性等技术进行了详细解析。
新能源并网发电烦恼多
传统的电力系统由许多的同步发电机构成，由于同步发电机的转子具有转动惯量与阻尼特性，在系统发生频率事件时，提供或吸纳多余的能量，已形成稳定的运行模式。
随着新能源大规模接入，挤占常规机组开机空间，系统转动惯量降低、调频能力下降，给电力系统带来一系列问题：主要表现在系统惯量降低，调频能力下降，导致频率变化加快、波动幅度增大、稳态频率偏差增大，频率越限风险增加；无功支撑不足，新能源机组动态无功支撑能力较常规电源弱，随着新能源占比快速提高，系统动态无功储备及支撑能力急剧下降，系统电压稳定问题突出。还有新能源高占比地区暂态过电压严重，新能源大规模接入导致系统短路容量下降，电压支撑能力降低，使暂态过电压问题突出，可能超过设备耐受水平，造成新能源大规模脱网或设备损坏。特别是新能源大规模接入使功角稳定特性复杂，新能源的控制方式、故障穿越策略、接入位置等都会影响系统功角稳定；惯量下降导致稳定问题时间尺度缩短，暂态过程加快，不确定性增加，影响电网稳定。不能忽视的宽频振荡现象相继出现。基于电力电子装置的新能源发电设备具有快速响应特性，在传统同步电网以工频为基础的稳定问题之外(功角稳定、低频振荡等问题)，出现了中频带、高频带的电力电子装置涉网稳定性问题。
2023年1月16日，由国家电网青海电科院联合中国电力科学研究院有限公司共同开展的，全球首次构网型光储系统并网性能现场测试顺利完成。
作为中国新能源技术发展的重要里程碑，这一测试的结论充分验证了：在加强电网运行特性和实现高可再生能源目标方面，与传统跟网型新能源发电系统相比，构网型新能源发电系统可发挥关键作用。构网型技术世界上仅有少数国家掌握，此前基本上处于研发阶段。
2023年10月25日，《国家发展改革委、国家能源局发布关于加强新形势下电力系统稳定工作的指导意见》，提出“大力提升新能源主动支撑能力”。
“构网控制”助力新型电力系统建设
新能源发电的目的是增加电力系统的电量，减少电力系统对一次能源的消耗。但是新能源的应用对电网也产生了很多不利影响。跟网型变流器是基于电压定向的电流源，且跟网是基于电压定向。谈及跟网型和构网型的本质区别，李亚西指出：“跟网需要跟着现有的电网去调节电流，而构网型是自己主动地去构建电网的频率，对电网而言是一个电压源，构网型具备维持健康电网的能力。”
构网型变流器是基于功率定向的电压源，行业内从2020以后，构网型的逆变器电源开始成为业内焦点，并逐渐占到主流方式，且在行业中提出更多要求。李亚西表示，在构建新型电力系统中引入构网控制技术可以有效提升系统短路电流水平，提高系统强度；为系统提供阻尼和惯性，改善系统频率稳定性；当系统失步解列时快速响应，提升系统的第一摇摆周期稳定性，主动支撑系统恢复；削弱电力系统间谐波和不平衡电压带来的影响。与跟网型相比，这一技术可提供同步电压电流，为电网提供虚拟惯性等优势。特别重要的一点，是在极端环境下，还可以提供故障穿越、黑启动及有功无功稳定功能，同时减少备用线路的改造需求，保障电网稳定，最终实现100%可再生能源供电。
共筑“零碳”·共享“绿电”
创立于2006年的海泰新能，以太阳能光伏组件制造起步，现业务涵盖光伏组件、光伏电站、光伏支架、储能、氢能、风能、光伏电池七大事业板块。依托完善的绿色新能源产业链和深厚的产业积累，海泰于2022年8月8日在北交所成功上市，目前已形成具有海泰特色的、全方位覆盖市场差异化需求的产品矩阵。海泰新能营销网络已覆盖全球，高品质的产品与服务深受海内外客户青睐。目前组件全球总产能10GW， 位列中国光伏企业产能十强。
在“碳中和、碳达峰”的“双碳”目标以及电力市场改革的大背景下，发展绿色能源，实现碳中和，不仅关系到全球生态环境和可持续发展，也是世界各国的共同责任和目标。未来，海泰新能继续践行成为最具价值的绿色能源智造者的承诺，持续以清洁能源技术创新为核心，推动光储氢的研发制造，推动全球能源转型和国家产业发展。
来源：国际能源网/储能头条
