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

本屆大會(huì)以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應(yīng)鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時(shí)四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對(duì)話、創(chuàng)新劇場(chǎng)以及關(guān)于“全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)布局及供應(yīng)鏈安全”“雙碳時(shí)代下的風(fēng)電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展動(dòng)態(tài)及投資機(jī)會(huì)”“風(fēng)電機(jī)組可靠性論壇”等不同主題的21個(gè)分論壇。能見App全程直播本次大會(huì)。

在17日下午召開的“碳視角下的新型電力系統(tǒng)”主題論壇上，金風(fēng)科技股份有限公司研發(fā)中心副總經(jīng)理?xiàng)钪厩Оl(fā)表了題為《金風(fēng)風(fēng)電構(gòu)網(wǎng)技術(shù)探索與實(shí)踐》的主題演講。

以下為發(fā)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(tǒng)地給我們做了分享，我的報(bào)告和分享會(huì)比較局部，主要是向各位同仁介紹一下金風(fēng)科技在構(gòu)網(wǎng)技術(shù)方面所做的一些探索和實(shí)踐。

我整個(gè)報(bào)告分為四個(gè)部分，第一個(gè)介紹一下構(gòu)網(wǎng)技術(shù)，包括我們?cè)谀茉葱聲r(shí)代下電網(wǎng)的需求。第二個(gè)對(duì)我們所做的構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組、技術(shù)和產(chǎn)品做一個(gè)介紹，第三個(gè)基于構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)面向電網(wǎng)的整體解決方案，最后是一些實(shí)踐和應(yīng)用的情況。

首先看一下發(fā)展背景，這一頁是世界各國對(duì)于風(fēng)光新能源出力占比的情況，2022年我國的風(fēng)光發(fā)電占比電量占比大概是14%，其實(shí)對(duì)于“雙碳”目標(biāo)提出，預(yù)計(jì)到2060年發(fā)電量占比肯定要超過50%的，就是在電量上面會(huì)有一個(gè)比較大的提升。第二個(gè)在2022年已經(jīng)有局部地區(qū)整個(gè)滲透率達(dá)到200以上甚至300%，在電量上面已經(jīng)存在瞬時(shí)和局部70%，預(yù)期2060年可能會(huì)接近100%電量占比成為常態(tài)。

以風(fēng)光為主的新能源發(fā)展，會(huì)給電網(wǎng)包括發(fā)電企業(yè)帶來哪些挑戰(zhàn)，新能源高占比的電網(wǎng)挑戰(zhàn)有哪些？我們只是做了一些局部的總結(jié)，它并不全面，主要有以下幾個(gè)方面，第一是電網(wǎng)的短路容量會(huì)有一個(gè)明顯的降低，對(duì)應(yīng)的就是短路比低于1.5的區(qū)域會(huì)逐年增加，這種故障的影響范圍也會(huì)越來越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性風(fēng)險(xiǎn)會(huì)加大，這邊可以看到部分發(fā)達(dá)國家地區(qū)電網(wǎng)強(qiáng)度的變化一直都是呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)。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(fēng)險(xiǎn)，我們?cè)谠瓉淼碾妷悍€(wěn)定、頻率穩(wěn)定、功角問題基礎(chǔ)上還要考慮振蕩穩(wěn)定，還有基于電力電子變流器控制的一些穩(wěn)定分析，這個(gè)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)會(huì)更加復(fù)雜。第三個(gè)就是對(duì)于電網(wǎng)總體慣量，由于風(fēng)光新能源具有一定的波動(dòng)性，它就會(huì)存在著短時(shí)慣量的降低或者變化的情況，就更需要一個(gè)有效的支撐。

針對(duì)這些問題，從電網(wǎng)的角度、發(fā)電業(yè)主的角度、設(shè)備廠家，全行業(yè)都在共同尋找應(yīng)對(duì)的方法和方案。從要求上來看，整個(gè)風(fēng)電并網(wǎng)要求以及規(guī)范是越來越嚴(yán)格的，高比例多場(chǎng)景下面它的需求主要來源三個(gè)方面，第一個(gè)就是基于傳統(tǒng)的新能源并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，第二并沒有包含在并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)中，但是來自一些專業(yè)的要求，比如說對(duì)于振蕩的阻尼控制要求。還有一種來源是來基于電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)提出新的要求，比如說柔性電網(wǎng)、高滲透電力系統(tǒng)、源網(wǎng)荷儲(chǔ)的綜合電力系統(tǒng)、分布式電力系統(tǒng)，要求規(guī)范也會(huì)越來越多。

怎么去應(yīng)對(duì)或者說滿足這些需求，我們?cè)陔娫磦?cè)提出了構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)機(jī)技術(shù)的解決方案或者路徑之一。構(gòu)網(wǎng)技術(shù)基本的理念是模擬同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理，對(duì)新能源機(jī)組有功偏差經(jīng)過轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程映射的方式來形成類似于同步機(jī)的相角，電壓頻差經(jīng)過勵(lì)磁等效形成幅值，自主建立內(nèi)電勢(shì)，呈現(xiàn)一種電壓源外特性。特性方面首先表現(xiàn)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(xiàn)出對(duì)擾動(dòng)的物理反應(yīng)，能夠降低電壓變化率和波動(dòng)，第三故障支撐，整個(gè)抗擾性得到支撐，可以幫助系統(tǒng)的穩(wěn)定。最后是阻尼可調(diào)，基于控制的阻尼參數(shù)，能夠在一定程度上幫助降低或者化解寬頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)。

金風(fēng)科技是在2019年風(fēng)能展期間發(fā)布了構(gòu)網(wǎng)1.0產(chǎn)品，在今天又發(fā)布了2.0的產(chǎn)品。2.0產(chǎn)品主要有什么特征？第一個(gè)就是強(qiáng)支撐，能夠?qū)倓偺岬降碾妷骸㈩l率、故障和阻尼提供相應(yīng)的定量的支撐。第二個(gè)增收益，增收益是個(gè)相對(duì)的概念，它主要是要通過系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)和并網(wǎng)定制化以及控制靈活性，以及降低綜合電網(wǎng)穩(wěn)定設(shè)備的運(yùn)維成本，這幾個(gè)方面去體現(xiàn)收益的增加。具體在技術(shù)參數(shù)方面，可以實(shí)現(xiàn)150%到300%短路電流支撐，還有接近于零延時(shí)小于5毫秒的慣量響應(yīng)，以及從0.5到2.0參數(shù)范圍內(nèi)的阻尼可調(diào)，由此可以支撐潛在的新能源100%場(chǎng)景的送出，具備黑啟動(dòng)的功能，承擔(dān)具有主力電源的功能和潛力。

構(gòu)網(wǎng)是不是它的能力越強(qiáng)越好？構(gòu)網(wǎng)能力并不是越強(qiáng)越好，也并不是說傳統(tǒng)的隨網(wǎng)機(jī)組一定是有問題的，所謂構(gòu)網(wǎng)和隨網(wǎng)組合一定是結(jié)合電網(wǎng)需求、電力系統(tǒng)穩(wěn)定需求，不同需求電網(wǎng)支撐需求，這里面包括在適應(yīng)增強(qiáng)電網(wǎng)強(qiáng)度、頻率支撐、暫態(tài)過電壓以及黑啟動(dòng)電力交易，這是不同維度功能的要求。我們對(duì)應(yīng)推出了系列化產(chǎn)品，可以滿足沙戈荒大基地場(chǎng)景和分散式的場(chǎng)景以及源網(wǎng)荷儲(chǔ)場(chǎng)景，還有深遠(yuǎn)海送出不同場(chǎng)景需求。

金風(fēng)在構(gòu)網(wǎng)型機(jī)組測(cè)試驗(yàn)證方面主要做了以下工作：第一個(gè)是數(shù)字仿真驗(yàn)證，半實(shí)物精度可以達(dá)到1%，并網(wǎng)短路比可以到1.1，在完成了系統(tǒng)的仿真測(cè)試后我們進(jìn)行了單機(jī)的測(cè)試，單機(jī)測(cè)試的樣機(jī)經(jīng)過超過了700天的單機(jī)驗(yàn)證，完成了超過50項(xiàng)的故障穿越測(cè)試，同時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的型式測(cè)試和技術(shù)評(píng)估。最后也進(jìn)入了場(chǎng)站驗(yàn)證的階段，有超過500天的場(chǎng)站運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，以及在場(chǎng)站進(jìn)行了場(chǎng)站系統(tǒng)級(jí)別的35千伏短路實(shí)驗(yàn)，還有超過30臺(tái)機(jī)組的并聯(lián)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

介紹了我們的技術(shù)和產(chǎn)品，再介紹一下如何通過技術(shù)和產(chǎn)品去組成面向不同需求的整體解決方案，這里以傳統(tǒng)的大基地的項(xiàng)目為例，傳統(tǒng)的大基地，尤其是前面專家介紹的，隨著電網(wǎng)的短路比降低，弱電網(wǎng)特性是非常突出的，為了解決這種弱電網(wǎng)的支撐的需求，傳統(tǒng)的解決方案是配備一定的分布式調(diào)相機(jī)、集中式的儲(chǔ)能。采用構(gòu)網(wǎng)機(jī)組后，可以對(duì)分布式調(diào)相機(jī)容量進(jìn)行調(diào)低，同時(shí)可以取消部分的集中式儲(chǔ)能，部署到風(fēng)機(jī)端形成分布式儲(chǔ)能的能力。這個(gè)技術(shù)有什么特點(diǎn)？第一它通過風(fēng)儲(chǔ)一體，可以形成電量的緩沖，增強(qiáng)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(chǔ)能和風(fēng)機(jī)的聯(lián)合，可以具備自建電壓的能力，具備黑啟動(dòng)的功能。最后通過風(fēng)機(jī)和儲(chǔ)能的耦合，減少了整個(gè)設(shè)備種類，簡(jiǎn)化了整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)或者說裝備和設(shè)備的控制難度、控制維度復(fù)雜度。

我們可以看一個(gè)運(yùn)行效果，這是我們?cè)趪H項(xiàng)目做的對(duì)比，對(duì)比的一個(gè)基準(zhǔn)就是采用傳統(tǒng)隨網(wǎng)型的風(fēng)電機(jī)組配合分布式調(diào)相機(jī)，去滿足整場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定的需求，第二綠色的線是改造成構(gòu)網(wǎng)型的機(jī)組之后它的運(yùn)行特性，可以看到兩個(gè)方案其實(shí)都能夠?qū)崿F(xiàn)相對(duì)的穩(wěn)定，但是在構(gòu)網(wǎng)型系統(tǒng)方案上面，它的特性會(huì)更平滑，支撐能力會(huì)更強(qiáng)。目前構(gòu)網(wǎng)型推廣主要的場(chǎng)景就是沙戈荒大基地。

向各位分享一下我們做的具體的實(shí)踐和應(yīng)用的工作，第一個(gè)基于園區(qū)分散式做了構(gòu)網(wǎng)型單機(jī)系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證，超過700天的運(yùn)行。我們也在江蘇開展了全國首個(gè)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分布式配儲(chǔ)整場(chǎng)改造和運(yùn)行的實(shí)踐。同時(shí)我們也是國內(nèi)首個(gè)全構(gòu)網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的項(xiàng)目，整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)安裝了31臺(tái)2兆瓦的機(jī)組，全場(chǎng)進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)機(jī)組的改造和運(yùn)行，并且也配合了電網(wǎng)部門開展了系列的聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、人工短路實(shí)驗(yàn)、獨(dú)立帶負(fù)荷實(shí)驗(yàn)，這些表現(xiàn)來看都能夠符合預(yù)期，呈現(xiàn)出一個(gè)對(duì)頻率和電壓抗擾動(dòng)的支撐能力。

最后我想說，構(gòu)網(wǎng)技術(shù)、構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組、構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能、構(gòu)網(wǎng)型SVG，我認(rèn)為這里面需要結(jié)合場(chǎng)景去做綜合的組合的應(yīng)用，也希望各位同仁、各位同行、研究機(jī)構(gòu)，大家一起努力，推動(dòng)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的成熟發(fā)展和規(guī)模化應(yīng)用。謝謝大家！