科技日报记者 张晔 实习生 胡泽妍
随着能源转型的加速，越来越多的可再生能源和电子电力设备接入传统电网，这些电子电力设备，大部分依赖强交流电网运行，无法提供与传统同步发电机类似的惯量响应和频率/电压控制能力，对电网的支撑能力较弱，将导致电力系统的稳定裕度下降，失稳风险增加，严重威胁电力系统安全稳定运行。
12月7日，记者从南瑞集团举行的紫金论电“构网型技术与新型电力系统”专题论坛获悉，随着构网型技术日渐成熟并广泛应用，将进一步促进新能源的开发利用。
截至目前，我国自主研发的覆盖能源电力全系列的构网型技术及产品，已在西藏、成都、新疆、内蒙古、青海、山西等多地示范应用，有效提高了电网的韧性和可靠性。
“新面孔”加入导致电网“失衡”
对于一个安全可靠的电力系统来说，最理想的电网状态是电压、频率参数“平稳”，发电、用电电量“平衡”。在传统的电力系统中，工程技术人员借助同步发电机（调相机、传统的火电、水电发电机等）自带的“惯性”来稳定电网的电压和频率等参数。
近年来，我国新能源发展迅猛，可再生能源以及大型电力电子设备大规模接入电网，为电力系统带来了新的挑战。前者通常不具备传统同步发电机的惯性响应和电压支撑能力，后者一旦发生故障，可能会导致电压和频率的快速变化，并存在电压谐波等质量问题，从而影响到电网的稳定性，进而出现电网电压、频率不稳，甚至出现振荡等事故。
截至2024年10月底，我国新能源装机容量突破12亿千瓦，占全国发电总装机容量40%。我国的新能源装机规模位居世界首位，2023年新增装机容量占全球新增总装机容量的一半以上。在典型的送端如甘肃电网，以及受端如江苏电网，都已经出现了高比例电力电子化的趋势。
早在20世纪90年代末就有科学家提出构网型控制的概念。近年来，随着电网新能源装机和电力电子化比例快速增长的“双高”特征愈加明显，构网型技术得到重视和发展。
“传统电力系统的跟网型电力电子设备，支撑电网能力弱，抗干扰性差，所以需要采用构网技术，尽可能让电运输中的电压、频率稳定。”南瑞集团技术方案中心副总经理冯炜介绍，把电流看作水流，把电的传输看作水流在水管中的传输，当水压不稳定，会造成用户用水困难，甚至损坏水管。构网型技术就像是一个带“压力调节功能”的“水阀”，在送/用水的同时，调节水管压力，使其稳定。
主动“抗风险”的构网型技术
构网型技术是一个新兴的前沿领域。与之相对应的是跟网型技术。跟网型技术的核心是“跟”，即发电设备跟随电网的电压和相位运行，实现与电网的同步。
而构网型技术并非“构”成一张新电网，而是将那些采用电力电子技术的设备，如储能、静止无功发生器（SVG）、风机、光伏等，变成能够主动响应和支撑电网电压、频率等参数的电源，起到类似同步发电机的作用，主动支撑故障和稳态状态下的电网动态稳定，进而促进新能源的消纳。
冯炜表示，构网型技术核心理念是通过构建电压源，主动支撑电网的电压、频率和功率稳定，特别是在电网发生故障时，能够快速响应并提供必要的支撑。相较于跟网型技术，构网型技术具有更好的电网适应能力，具备并离网切换和系统故障到恢复的黑启动等功能。
从2012年至今，南瑞集团持续引领构网型技术发展创新，研制了构网型静止无功发生器（SVG）、静止同步调相机，低压组串式、集中式、高压直挂式储能，构网型风电变流器，构网型光伏逆变器，构网型柔直五类核心产品，形成了构网型技术的场景方案全覆盖、产品装备全系列的科研产业布局。相关产品已在西藏、成都、新疆、内蒙古、青海、山西等多地示范应用。
与会专家表示，构网型技术的优势日渐凸显：一是促进送端电网的新能源消纳，避免大规模新能源连锁脱网风险；二是在受端电网电源“空心化”趋势下，可防范系统故障下暂态电压失稳，保障高峰时段供电能力；三是通过超强故障穿越支撑能力、孤岛连续供电技术，保障薄弱电网的供电能力。
南瑞集团董事长、党委书记山社武说，构网型技术仍处于规模化发展早期，为满足当下大规模清洁能源发展需求，保障我国复杂大电网的安全稳定运行，需要行业达成共识，助力构建“同步机+构网型设备”双稳定支撑模式，构网型和调相机两种技术路线会在一段时期内共同发展。
