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构网型风电的挑战与机遇:来自行业引领者的最新洞见

10月16-18日,2024北京国际风能大会暨展览会(CWP 2024)在北京举行。17日下午,由中国能源研究会可再生能源专委会组织的“构网型风电技术研讨会——未来电力系统的创新与挑战”在CWP 2024同期召开。来自装备制造企业、智慧能源服务商、高校及研究机构的专家代表围绕构网型风电技术研发现状和产品应用实践等问题展开交流讨论。研讨会由中国能源研究会可再生能源专委会副秘书长王卫权主持。

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中国电力科学研究院新能源并网特性评价技术研究室主任李少林发表了题为“构网风电在新型电力系统中的应用与挑战”的演讲。随着新能源装机规模快速增长,新型电力系统中低抗扰、弱支撑新能源稳定运行面临挑战。构网型技术是将变流器控制为自同步电压源,使其内电势相量在暂态和次暂态过程中保持或接近恒定,并具备电网电压与频率支撑、孤立组网能力的一类控制技术,其弱电网适应性强,但强电网下可能存在稳定问题。跟网与构网型新能源设备适用的电网场景不同,构网型新能源与电网应用场景的匹配性对其是否发挥作用至关重要。目前,构网型风电机组尚处于试验示范阶段,核心功能与参数尚需严格试验验证,设备多机之间存在新的稳定问题,仍需进一步研究。

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中国电力科学研究院新能源并网特性评价技术研究室主任 李少林

金风科技主任工程师敬双分享了金风构网技术及黑启动应用情况。构网型技术以电力电子装置为载体,从模拟同步机的惯性动态特性出发,呈现与传统电源相似的涉网特性,能够主动构建电压频率,为系统提供惯量支撑,有利于改善系统稳定性,为电力电子化电力系统的安全稳定运行提出了一种可行的解决方案。金风科技参与了国内首个商业化构网型示范项目——河北张家口康保县“上大压小”风电平价示范项目,风电场常规风电机组容量170兆瓦,构网型风电容量30兆瓦,成功完成单机的现场电网断开孤岛运行以及黑启动功能。

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金风科技主任工程师 敬双

阳光电源风能事业部研发中心总经理梁信信介绍了构网型风电变流产品实践与创新情况。构网变流的主要控制方式包括下垂控制、VSG控制、匹配控制、虚拟振荡器四种,适用于不用的电网应用场景。构网型风电变流的关键技术包括暂态电压支撑、扰动支撑、自主惯量支撑、宽频振荡抑制,以及支持多台变流器黑启动,支撑离网场景安全稳定运行等。构网变流不仅是控制方式的改变,关键还在于构网型风电产品的生态构建,建设国家、行业和团体标准,提出通用技术规范、技术要求和测试规程,将技术适配至不同应用场景,提高新能源比例和电网安全稳定性。

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阳光电源风能事业部研发中心总经理 梁信信

运达新能源并网与运行创新中心主任花斌做了题为“从‘被动适应’到‘主动支撑’:构网型风机的技术革新”的演讲。新型电力系统“双高”特性凸显,电网呈现弱惯量、弱阻尼、弱支撑等特性。目前,新能源大基地、离网、深远海、综合能源园区、分散式成为风电的重要开发形式,对风电的运行适应性和电网支撑能力提出更高的要求。经过十余年的攻关应用,跟网型主动支撑技术已实现产业化应用,成为风电机组标配功能,构网型主动支撑技术也逐步开始试验示范。未来构网与跟网技术应相互协同,优势互补,共同促进新型电力系统的构建。运达在甘肃瓜州自营风电场运用构网型风电场技术,采用3台构网型与7台跟网型机组,实现多机并联运行与协同控制。

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运达新能源并网与运行创新中心主任 花斌

明阳智能风能研究院并网技术室主任唐彬伟介绍了明阳构网型风机技术及实践情况。构网型技术可应用于交流接入弱电网、分布式风电接入地区电网、离网运行的微电网、通过构网直流接入的系统、通过LCC直流送出的系统等场景。明阳智能在新疆达坂城华冉风电场完成了全球最大构网型双馈风力发电机组——MySE6.25-193机组相关测试验证工作,完成大小短路比扰动测试、高低电压穿越测试、惯量响应测试、一次调频测试等一系列试验,同时结合国内外最新技术标准提出了明阳构网型机组控制架构,解决了不同短路比和各种运行状态下风机的传动链振荡问题。

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明阳智能风能研究院并网技术室主任 唐彬伟

国能日新产品线经理刘一帆分享了构网型微电网技术与应用情况。微电网基于分布式发电技术,集成储能、控制和保护装置,形成一体化电力单元。微电网能源管控平台提供协调优化策略对微电网能源进行主动管理,引入分布式电源及其他可控资源,加以灵活有效的协调控制技术和管理手段,实现微电网对现存资源的高效利用和可再生能源的高度兼容。

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国能日新产品线经理 刘一帆

清华大学电机工程与应用电子技术系教授柴建云主持了研讨会的圆桌讨论环节。新天绿色能源股份有限公司技术主管仇海波,中国电力科学研究院新能源并网特性评价技术研究室主任李少林,上海电气风电集团工研院西安分院负责人、电气专业总工成勇,明阳智能风能研究院并网技术室主任唐彬伟,运达新能源并网与运行创新中心主任花斌,中车株洲电力机车研究所有限公司新型电力系统实验室主任张志学,以及阳光电源风能事业部研发中心总经理梁信信七位嘉宾参与讨论并回答现场观众提问,围绕构网型风电技术的应用场景、面临的问题以及未来展望进行交流。
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目前关于构网型技术的讨论热烈,多家企业相继推出构网型风电产品,但实际落地较少,在应用推广之前需要理清电网对构网型技术的真正需求。现阶段还没有针对构网型技术的标准,批量化应用需要以严格的检测认证作为支撑。政策与市场机制方面,应设计合理的市场机制,充分体现构网型技术对电网的价值。面向未来,构网型技术对机组载荷的影响、基于构网型技术的继电保护、构网型机组在电网中的配置比重和空间分布等问题还需要深入研究,为构网型技术的推广应用奠定基础。

会议最后,主持人王卫权表示,未来专委会将继续推动行业细化支持政策,激励和推广构网型技术发展;同时围绕试点示范项目,对构网型风电的运营及商业模式进行总结,为构网型技术未来的商业化运行及大规模发展做好准备工作。

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中国能源研究会可再生能源专委会副秘书长 王卫权


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