2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。

本屆大會以“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

在17日下午召開的“碳視角下的新型電力系統”主題論壇上，金風科技股份有限公司研發中心副總經理楊志千發表了題為《金風風電構網技術探索與實踐》的主題演講。

以下為發言全文：

大家下午好，前面幾位專家都是非常宏觀和非常系統地給我們做了分享，我的報告和分享會比較局部，主要是向各位同仁介紹一下金風科技在構網技術方面所做的一些探索和實踐。

我整個報告分為四個部分，第一個介紹一下構網技術，包括我們在能源新時代下電網的需求。第二個對我們所做的構網型風電機組、技術和產品做一個介紹，第三個基于構網型技術面向電網的整體解決方案，最后是一些實踐和應用的情況。

首先看一下發展背景，這一頁是世界各國對于風光新能源出力占比的情況，2022年我國的風光發電占比電量占比大概是14%，其實對于“雙碳”目標提出，預計到2060年發電量占比肯定要超過50%的，就是在電量上面會有一個比較大的提升。第二個在2022年已經有局部地區整個滲透率達到200以上甚至300%，在電量上面已經存在瞬時和局部70%，預期2060年可能會接近100%電量占比成為常態。

以風光為主的新能源發展，會給電網包括發電企業帶來哪些挑戰，新能源高占比的電網挑戰有哪些？我們只是做了一些局部的總結，它并不全面，主要有以下幾個方面，第一是電網的短路容量會有一個明顯的降低，對應的就是短路比低于1.5的區域會逐年增加，這種故障的影響范圍也會越來越大，系統穩定性風險會加大，這邊可以看到部分發達國家地區電網強度的變化一直都是呈現持續下降的趨勢。第二是新能源高占比電力電子化，它帶來的寬頻振蕩存在風險，我們在原來的電壓穩定、頻率穩定、功角問題基礎上還要考慮振蕩穩定，還有基于電力電子變流器控制的一些穩定分析，這個系統風險會更加復雜。第三個就是對于電網總體慣量，由于風光新能源具有一定的波動性，它就會存在著短時慣量的降低或者變化的情況，就更需要一個有效的支撐。

針對這些問題，從電網的角度、發電業主的角度、設備廠家，全行業都在共同尋找應對的方法和方案。從要求上來看，整個風電并網要求以及規范是越來越嚴格的，高比例多場景下面它的需求主要來源三個方面，第一個就是基于傳統的新能源并網的標準，第二并沒有包含在并網的標準中，但是來自一些專業的要求，比如說對于振蕩的阻尼控制要求。還有一種來源是來基于電網的發展趨勢提出新的要求，比如說柔性電網、高滲透電力系統、源網荷儲的綜合電力系統、分布式電力系統，要求規范也會越來越多。

怎么去應對或者說滿足這些需求，我們在電源側提出了構網型風機技術的解決方案或者路徑之一。構網技術基本的理念是模擬同步發電機的運行原理，對新能源機組有功偏差經過轉子運動方程映射的方式來形成類似于同步機的相角，電壓頻差經過勵磁等效形成幅值，自主建立內電勢，呈現一種電壓源外特性。特性方面首先表現出慣量屬性，能夠降低頻率的變化率和幅度。第二是電壓支撐，可以表現出對擾動的物理反應，能夠降低電壓變化率和波動，第三故障支撐，整個抗擾性得到支撐，可以幫助系統的穩定。最后是阻尼可調，基于控制的阻尼參數，能夠在一定程度上幫助降低或者化解寬頻振蕩的風險。

金風科技是在2019年風能展期間發布了構網1.0產品，在今天又發布了2.0的產品。2.0產品主要有什么特征？第一個就是強支撐，能夠對剛剛提到的電壓、頻率、故障和阻尼提供相應的定量的支撐。第二個增收益，增收益是個相對的概念，它主要是要通過系統集成設計和并網定制化以及控制靈活性，以及降低綜合電網穩定設備的運維成本，這幾個方面去體現收益的增加。具體在技術參數方面，可以實現150%到300%短路電流支撐，還有接近于零延時小于5毫秒的慣量響應，以及從0.5到2.0參數范圍內的阻尼可調，由此可以支撐潛在的新能源100%場景的送出，具備黑啟動的功能，承擔具有主力電源的功能和潛力。

構網是不是它的能力越強越好？構網能力并不是越強越好，也并不是說傳統的隨網機組一定是有問題的，所謂構網和隨網組合一定是結合電網需求、電力系統穩定需求，不同需求電網支撐需求，這里面包括在適應增強電網強度、頻率支撐、暫態過電壓以及黑啟動電力交易，這是不同維度功能的要求。我們對應推出了系列化產品，可以滿足沙戈荒大基地場景和分散式的場景以及源網荷儲場景，還有深遠海送出不同場景需求。

金風在構網型機組測試驗證方面主要做了以下工作：第一個是數字仿真驗證，半實物精度可以達到1%，并網短路比可以到1.1，在完成了系統的仿真測試后我們進行了單機的測試，單機測試的樣機經過超過了700天的單機驗證，完成了超過50項的故障穿越測試，同時進行了相應的型式測試和技術評估。最后也進入了場站驗證的階段，有超過500天的場站運行的經驗，以及在場站進行了場站系統級別的35千伏短路實驗，還有超過30臺機組的并聯運行實驗。

介紹了我們的技術和產品，再介紹一下如何通過技術和產品去組成面向不同需求的整體解決方案，這里以傳統的大基地的項目為例，傳統的大基地，尤其是前面專家介紹的，隨著電網的短路比降低，弱電網特性是非常突出的，為了解決這種弱電網的支撐的需求，傳統的解決方案是配備一定的分布式調相機、集中式的儲能。采用構網機組后，可以對分布式調相機容量進行調低，同時可以取消部分的集中式儲能，部署到風機端形成分布式儲能的能力。這個技術有什么特點？第一它通過風儲一體，可以形成電量的緩沖，增強頻率的支撐能力，第二可以提供高倍短路電流支撐，第三通過儲能和風機的聯合，可以具備自建電壓的能力，具備黑啟動的功能。最后通過風機和儲能的耦合，減少了整個設備種類，簡化了整個風電場或者說裝備和設備的控制難度、控制維度復雜度。

我們可以看一個運行效果，這是我們在國際項目做的對比，對比的一個基準就是采用傳統隨網型的風電機組配合分布式調相機，去滿足整場運行穩定的需求，第二綠色的線是改造成構網型的機組之后它的運行特性，可以看到兩個方案其實都能夠實現相對的穩定，但是在構網型系統方案上面，它的特性會更平滑，支撐能力會更強。目前構網型推廣主要的場景就是沙戈荒大基地。

向各位分享一下我們做的具體的實踐和應用的工作，第一個基于園區分散式做了構網型單機系統測試驗證，超過700天的運行。我們也在江蘇開展了全國首個風電場對風機進行分布式配儲整場改造和運行的實踐。同時我們也是國內首個全構網風電場運行的項目，整個風電場安裝了31臺2兆瓦的機組，全場進行構網機組的改造和運行，并且也配合了電網部門開展了系列的聯網實驗、人工短路實驗、獨立帶負荷實驗，這些表現來看都能夠符合預期，呈現出一個對頻率和電壓抗擾動的支撐能力。

最后我想說，構網技術、構網型風電機組、構網型儲能、構網型SVG，我認為這里面需要結合場景去做綜合的組合的應用，也希望各位同仁、各位同行、研究機構，大家一起努力，推動構網技術的成熟發展和規模化應用。謝謝大家！