数字储能网讯：
01
什么是构网型技术？
构网型技术是指通过电力电子设备形成一个具有稳定电压、频率的电网，进而为负载提供可靠电力的一种技术，包含构网型控制和构网型装备两个方面。其中，构网型控制是为了实现电网构建而采取的一种控制策略，采用该控制策略可以在不同工况下具备主动构建并维持电网电压和频率的能力，提供类似于传统同步发电机的支撑功能以增强电网的稳定性和可靠性；构网型装备是指用于电网构建并塑造同步机特性的涉网装备，如风电机组、光伏变流器、储能变流器、静止同步调相机、柔性直流换流站等。一般地，采用构网型控制的电力电子设备也被称为构网型装备。
02
系统需求视角下构网型技术的演进历程
系统需求是推动构网型技术发展的源头，通过对控制策略、构网能力、能量来源的不断探索改进，构网型技术先后经历了调差外特性塑造、惯量调频特性塑造、内电势特性塑造等演进过程，以适应新型电力系统在各种应用场景下的稳定运行需求，如图1所示，简要归纳如下。
图1 全有功功率范围内构网型风机无功功率和临界占比
调差外特性塑造：2006年，美国CERTS学会和AEP公司为实现分布式电源即插即用，通过模拟同步机的下垂特性，解决100%逆变器接口的多机并联问题，建设了三机并联60 kW试验系统，通过并离网无缝切换等研究，验证了独立供电系统稳定运行能力。
阻尼特性塑造：2014年，针对西藏、青海等偏远乡镇大规模离网电站建设面临振荡失稳、黑启动频繁、可靠供电难以保障的问题，国家863计划立项《光伏微电网核心设备与控制系统研制及示范应用》，提出了虚拟同步机（VSG）技术，通过虚拟阻抗模拟同步机阻尼特性，解决VSG分布式并联问题，实现新能源微电网扩容至10 MW以上，并稳定运行。
惯量调频特性塑造：以2015年9月19日锦苏直流双极闭锁事件为标志，电网对新能源提出了惯量响应和快速调频的功能需求。国家电网公司启动张北虚拟同步发电机示范工程，首次采用配置超级电容的光伏VSG技术，以及通过风轮动能释放实现风机惯量响应，解决了新能源机组层面惯量高频次响应的能量来源拓展问题。
端口电压特性塑造：祁韶直流投运初期暂态过电压制约新能源外送消纳，电网对新能源提出了暂态电压支撑的系统功能需求。2019年，国家电网公司立项开展“高比例新能源电力系统的自同步电压源型新能源发电关键技术研究”，重点解决新能源电压源升级或改造，配置储能成本高、风机改造难度大、场站响应慢等难题。
内电势幅频特性塑造：针对沙漠、戈壁、荒滩地区大型新能源基地缺乏就地同步电源支撑，电网提出了交直流故障下基地安全穿越的功能需求。2022年，国家重点研发计划立项《无常规电源支撑的大规模新能源发电基地稳定运行及直流送出关键技术》，通过塑造内电势幅频特性，实现风/光/储并网装备从次暂态到暂态的全工况构网。
纵观构网型装备的演进历程，以满足系统频率调节与电压支撑为核心需求，通过同步机特性塑造促进了构网型技术的发展。未来随着以新能源为主体的新型电力系统不断建设，电力系统呈现多应用场景交织、多电网形态并存的格局，需要站在未来视角来审视构网型技术发展方向、标志性装备研发，也更需要用系统的视角思考构网型的功能定位。
03
不同形态电网场景下构网型技术的功能定位
以电网形态划分，构网型技术的应用可分为微电网、独立供电系统、区域弱电网、互联大电网这4种场景，如图2所示。微电网场景的系统规模通常在100 MW以内，新能源装机占比可接近100%，该场景构网型技术较为成熟；独立供电系统场景的系统规模通常为100~1 000 MW，新能源装机占比通常在70%以上，该场景构网型技术已取得小规模应用；区域弱电网场景的系统规模通常在1~100 GW，新能源装机占比通常在60%以上，该场景构网型技术已有部分示范试点，尚未规模应用；互联大电网场景的系统规模通常在100 GW以上，新能源装机占比通常在50%上下，该场景构网型技术仍处于探索阶段，仅有零星示范试点，不同场景的典型案例如图3所示。
图2 不同电网形态下的构网型技术应用案例及其新能源占比
图3 不同电网形态下构网型技术应用的典型案例
不同电网形态有不同的需求，决定了构网型技术不同的功能定位：
对于微电网场景，构网型技术应具备在供电可靠性要求不苛刻场合下，实现完全取代同步机，发挥频率电压稳定的“主心骨”作用。在海上油气平台微电网、矿山提升机微电网等高可靠供电要求的场合下，一般建议配备燃油/气机组，以确保供电连续性、稳定性。
对于独立供电系统场景，构网型技术应具备在部分时段替代同步电源，发挥频率、电压支撑的主导作用。由于独立供电系统已具有小型电网特征，构网型技术还需考虑与N-1安全校核、继电保护、安全稳定装置等安全防线的协调。
对于区域弱电网场景，构网型技术尚不具备全面替代同步机的能力，其定位应是在电网关键节点发挥支撑作用，以提升局部电网强度和稳定性，促进新能源的消纳和保障电力供应。
对于互联大电网场景，构网型技术仍处于探索阶段，未来其发展定位应从降低系统惯量需求水平、提高系统强度和频率快速响应、对同步调相机的工程替代、提升负荷中心城市电网的电压稳定性、在主配电网中发挥节点电压控制作用等方面考虑。
