
新能源技术发展里程碑!构网型控制系统(GFM)为何倍受青睐?(附股)

1月16日,由国家电网青海电科院联合中国电力科学研究院有限公司共同开展的,全球首次构网型光储系统并网性能现场测试顺利完成。
作为中国新能源技术发展的重要里程碑,这一测试的结论充分验证了:在加强电网运行特性和实现高可再生能源目标方面,与传统跟网型新能源发电系统相比,构网型新能源发电系统可发挥关键作用。
而测试工作的顺利完成,也为我国日后新能源为主体的新型电力系统的安全稳定运行,提供有效理论依据。
就在不久前的2022年12月31日,国内首座大型构网型储能电站——湖北荆门新港储能电站工程成功送电、并网运行。

随着愈来愈多的新能源和电力电子设备接入,电力系统惯性减小、系统强度变弱趋势明显,稳定性问题愈发严重。
由于构网(grid-forming,GFM)控制技术可以提高变流器的电压、频率支撑能力,增强电力系统稳定性,因此构网型路线逐步受到青睐。
变流器控制模式可分为跟网型(grid-following, GFL)和构网型(grid-forming, GFM) 。
目前变流器多采用跟网控制,与电网同步需要锁相环(phase-locked loop, PLL)测量并网点(point ofcommon coupling, PCC)的相位信息,在弱电网中存在稳定问题。
在系统强度弱、物理惯性低的电网中,变流器宜采用构网控制。构网型变流器采用与同步发电机类似的功率同步策略,不需要借助锁相环便可实现同步。辅以储能元件或预留备用容量时,构网型变流器还能为系统提供虚拟惯性和阻尼。
与跟网型储能相比,这一技术可提供同步电压电流,为电网提供虚拟惯性等优势;在极端环境下,还可以提供故障穿越、黑启动及有功无功稳定功能,同时减少备用线路的改造需求,保障电网稳定,最终实现100%可再生能源供电。
构网型技术世界上仅有少数国家掌握,此前基本上处于研发阶段。
此前,我国工信部等五部门联合印发《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》,其中提出加速发展清洁低碳发电装备,包括推动构网型新能源发电装备研究开发。
另外,澳大利亚可再生能源局去年12月已划拨1.75亿澳元,用于支持8个电池储能项目,储能规模共计2GW/4.2GWh,这些项目全部为构网型储能新建或改造项目。
美国能源部也投资2500万美元,支持建立通用构网型逆变器联盟(UNIFI),该联盟由美国国家可再生能源实验室、美国电力科学研究院和华盛顿大学主导。

A股中,国电南瑞(600406.SH)子公司南瑞继保构网型储能系统已在浙江绍兴、安徽金寨、新疆阿克陶等地陆续投运。
在2022年4月的国家能源集团龙源电力新疆阿克陶县50MW光伏电站配套5MW/10MWh储能项目招标中,评标专家组经过对投标技术方案的仔细评判,最终确定南瑞继保构网型储能系统方案最优,推荐中标。
南瑞继保构网型储能系统具备常规储能全部功能,还通过控制内电势幅值和相角,实现功率自同步控制,呈电压源特性,实现就地快速一次调频、转动惯量及短路容量支撑等多时间尺度控制功能,并可提供快速动态无功补偿,完善新能源电源的外特性,增强新能源电站对电网的支撑作用,提高新能源的电网友好性。
明阳智能(601615.SH)日前获得全球首个风机构网型功能证书。
四方股份(601126.SH)电力电子设备采用构网型的控制策略,构网型产品适应新型电力系统技术需求,是储能PCS领先的控制技术。
许继电气(000400.SZ)在新能源消纳方面,布局包括面向区域电网智能调控的源网荷储协同控制系统、构网型光伏发电系统。公司在构网型技术方面主要有构网型先进柔直控制设备等,已在渝鄂联网工程南通道(施州换流站)等项目中应用。
禾望电气(603063.SH)于近日获国际知名机构DNV颁发的全球首张构网型变流器证书,确认禾望电气的风电变流器(WPC),已通过适当的方法得以验证,符合以新能源发电为主体的未来电网对构网型变流器的技术要求。

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