隨著電力系統中可再生能源的比例不斷增加，構網型并網技術的應用將變得越來越重要。

構網型并網技術原理及特點

構網型并網技術是指一種使可再生能源發電系統或儲能系統能夠主動控制電網電壓和頻率的技術。這種技術對于維持電力系統的穩定性和可靠性至關重要，尤其是在高比例可再生能源接入的情況下。

傳統與構網型并網的區別

傳統并網：傳統的可再生能源發電系統（如風力發電機、光伏逆變器等）通常采用跟隨模式，這意味著它們會跟蹤電網的頻率和相位，并向電網輸送功率。在電網出現故障時，這些設備可能會立即斷開以保護自身。

構網型并網：相比之下，構網型并網技術允許設備通過其內部的控制系統來形成和維持電網的頻率和電壓。這意味著即使在沒有其他電源支持的情況下，構網型并網設備也能保持電網穩定。

構網型并網技術的特點

主動頻率和電壓控制：構網型并網設備可以像同步發電機一樣提供主動的頻率和電壓支撐，有助于提高電網穩定性。

虛擬慣性：通過模擬同步發電機的行為，構網型并網設備可以提供虛擬慣性，幫助電網在遇到擾動時更加穩定。

黑啟動能力：構網型并網設備可以在電網完全停電后重新啟動電網，即所謂的“黑啟動”能力。

改善電能質量：構網型并網設備可以通過快速響應來改善電能質量，減少電壓波動和頻率偏差。

增強靈活性：通過軟件配置，構網型并網設備可以根據需要調整其運行模式，適應不同的電網條件。

應用場景

微電網：在孤立的微電網中，構網型并網技術特別重要，因為沒有大電網可以依靠來維持穩定的頻率和電壓。

大型可再生能源電站：在大規模風電場或光伏電站中，使用構網型并網技術可以幫助更好地整合這些資源到主電網中。

儲能系統：儲能系統通過構網型并網技術可以提供快速的功率調節服務，從而支持電網的平衡。

構網型并網主要設備

構網型逆變器：

功能：構網型逆變器是構網型并網技術的基礎，它負責將來自可再生能源（如太陽能光伏板或風力發電機）產生的直流電轉換成交流電，并將其注入電網。

特點：構網型逆變器能夠自主設定電壓參數，并輸出穩定的電壓和頻率，與傳統的跟隨型逆變器不同，它不需要依賴外部電網來維持電壓和頻率穩定。

控制策略：構網型逆變器采用先進的控制策略，如虛擬同步機（VSG）控制，模擬同步發電機的行為，提供慣量和阻尼支持，以及主動頻率和電壓控制。

儲能系統：

功能：儲能系統可以儲存多余的電能并在需要時釋放，這有助于平衡電網的供需，并提供頻率響應和支持。

類型：儲能系統可以是電池儲能系統、飛輪儲能、超級電容器或其他形式的能量存儲技術。

作用：儲能系統可以迅速響應電網的變化，提供快速的功率調節，這對于維持電網穩定至關重要。

能量管理系統 (EMS)：

功能：能量管理系統負責監控和優化能源的使用，確保電力系統的高效運行。

特點：EMS 可以集成多個能源資源，包括可再生能源、儲能和其他分布式能源，并對其進行協調控制。

作用：通過EMS，可以實現對整個系統的最優調度，確保電力的可靠供應和經濟運行。

其他輔助設備：

智能變壓器：可以提供額外的控制功能，幫助調節電壓和電流。

靜態無功補償器 (SVC) 或靜止無功發生器 (SVG)：用于提供無功功率補償，改善電能質量。

柔性直流輸電 (HVDC) 技術：在某些情況下，可能需要使用HVDC技術來傳輸電力，特別是在長距離輸電或者連接不同頻率的電網時。

構網型逆變器與傳統逆變器的區別

構網型逆變器與傳統逆變器之間存在一些重要的區別。這些差異主要體現在它們的工作原理、控制策略以及對電網的影響上。以下是構網型逆變器與傳統逆變器的主要區別：

工作原理

構網型逆變器：主動形成電網的電壓和頻率。不依賴于外部電網來維持電壓和頻率穩定。模擬同步發電機的行為，提供類似的傳統發電機特性，例如慣性和阻尼。

傳統逆變器：跟隨電網的電壓和頻率。當電網電壓和頻率變化時，逆變器會自動調整輸出以匹配電網條件。在電網故障時，可能會從電網中脫離以保護設備本身。

控制策略

構網型逆變器：使用虛擬同步機 (Virtual Synchronous Generator, VSG) 控制策略或其他類似方法。提供虛擬慣性，有助于減緩電網頻率的變化率。能夠主動調節有功功率和無功功率，以維持電網的穩定。

傳統逆變器：使用鎖相環 (PLL) 控制策略，跟隨電網頻率和相位。通常不提供慣性支持，也不會主動控制電網的頻率和電壓。在電網異常時，可能會執行快速解列以保護設備。

對電網的影響

構網型逆變器：改善電網穩定性，尤其是在高滲透率的可再生能源接入情況下。增強了電網的靈活性，能夠更好地應對快速變化的負載和發電條件。具備黑啟動能力，在電網完全停電后能夠重新啟動電網。

傳統逆變器：可能在電網故障期間斷開連接，降低系統的整體穩定性。通常不具備黑啟動能力，需要等待其他電源恢復電網運行。

構網型儲能與跟網型儲能的區別

構網型儲能與跟網型儲能之間的區別主要在于它們如何與電網交互以及它們提供的服務類型。下面是這兩種類型的儲能系統的主要區別：

構網型儲能

定義：構網型儲能系統是一種能夠主動控制電網電壓和頻率的儲能解決方案。

控制策略：采用類似于構網型逆變器的控制邏輯，如虛擬同步機控制策略。

功能：提供頻率支撐，模擬同步發電機的慣性行為。在電網故障或不穩定時能夠形成電網，提供電壓和頻率參考。支持黑啟動能力，即在電網完全停電后能夠重新啟動電網。能夠主動調節有功功率和無功功率，幫助穩定電網。

跟網型儲能

定義：跟網型儲能系統是一種跟隨電網電壓和頻率的儲能解決方案。

控制策略：通常采用鎖相環控制，以跟蹤電網的頻率和相位。

功能：主要用于提供快速的功率調節服務，如頻率響應。在電網正常運行時，可以進行充放電操作以平滑可再生能源的輸出。通常不具備黑啟動能力，需要外部電網的支持。

主要區別總結

控制邏輯：

構網型儲能：能夠獨立形成電網，不需要依賴外部電網來維持電壓和頻率。

跟網型儲能：依賴外部電網的電壓和頻率，不能獨立形成電網。

頻率和電壓支撐：

構網型儲能：能夠提供主動頻率和電壓支撐，模擬同步發電機的行為。

跟網型儲能：只能被動地跟隨電網的頻率和電壓。

黑啟動能力：

構網型儲能：具備黑啟動能力，能夠在電網完全停電后重新啟動電網。

跟網型儲能：不具備黑啟動能力，需要依賴其他電源來恢復電網運行。

應用場景：

構網型儲能：適用于微電網、偏遠地區的獨立供電系統或高比例可再生能源接入的電網。

跟網型儲能：適用于需要快速響應的場合，如電網頻率調節、削峰填谷等。

靈活性和穩定性：

構網型儲能：增加了電網的靈活性和穩定性，特別是在可再生能源滲透率較高的情況下。

跟網型儲能：主要用于提高電力系統的靈活性，但對電網的穩定性貢獻較小。

構網型儲能技術的發展對于未來高比例可再生能源的電力系統來說尤為重要，因為它能夠幫助維持電網的穩定性和可靠性。隨著技術的進步和成本的降低，構網型儲能系統有望在未來的電力市場中發揮更加重要的作用。

構網型儲能應用案例

4月1日，位于寧東能源基地的國能曙光第一儲能電站并網運行，這是寧夏電網首個同時也是目前國內投運規模最大的構網型儲能電站。7月1日，寧夏第二座構網型儲能電站——國能皓月第一儲能電站也順利投運。面對日益增長的新能源發電并網裝機給電網安全運行帶來的挑戰，國網寧夏電力有限公司加快建設新型電力系統，強化新型儲能技術研究，豐富并網儲能電站類型，提升源網荷儲互動能力。

寧夏是我國首個新能源綜合示范區，風光資源豐富。截至6月底，寧夏新能源發電裝機容量超過3826萬千瓦，占比達55.9%。目前，寧夏已并網的儲能電站達40座，并網總容量376萬千瓦/754萬千瓦時，最大充電電力306萬千瓦，可提供最大頂峰能力331萬千瓦，相當于11臺30萬千瓦火電機組。但這40座儲能電站中有38座都是傳統的跟網型儲能電站。這類儲能對于電網來說相當于電流源，只能跟隨電網的電壓、相位來控制其輸出，雖然可以提升新能源電量消納能力，但必須依賴電網提供的穩定電壓和頻率才能穩定運行，無法為電網提供“強度支撐”。

隨著新能源發電占比快速提升，電力系統逐漸呈現“雙高”特征，電力系統生產結構、運行機理、功能形態等正在發生深刻變化，低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等問題凸顯，而構網型儲能正是解決這些問題的一種方案。構網型儲能以電池作為能量載體，以儲能變流器作為傳遞媒介，輔以構網控制核心，為電網提供慣性，幫助解決電網調峰調頻能力不足、電壓穩定裕度低、暫態過電壓、寬頻振蕩等問題。與傳統跟網型儲能相比，它是儲能服務于電力系統的一種更為靈活的解決方案。

寧夏電力調度控制中心系統運行處處長祁鑫介紹，憑借更完備的支撐功能、更靈活的涉網參數、更快的響應速度，構網型儲能電站能主動參與電網調節，同時還兼具慣量支撐、一次調頻、一次調壓、快速黑啟動等主動支撐功能。

國網寧夏電力牽頭，聯合相關發電企業、設備制造企業成立工作組，編制《構網型電化學儲能系統接入電力系統技術規范》《構網型儲能系統接入電網測試規范》等技術規范，并通過“調控云”儲能并網一站式服務，持續跟蹤儲能場站建設進度，及時協調解決并網中存在的問題，規范、有序、高效開展并網前期服務，全力保障構網型儲能項目早并網、早投運。據測算，國能曙光第一儲能電站并網后，可提升電網新能源送出能力超20萬千瓦。這也是構網型技術在“沙戈荒”大型風電光伏基地的首次成功應用，形成了提升特高壓直流送端新能源電壓主動支撐能力、改善“雙高”系統轉動慣量的全新應用場景。

值得一提的是，目前構網型儲能技術仍屬于前沿技術，僅有少數國家掌握，我國是其中之一。寧夏陸續投運兩座構網型儲能電站，國網寧夏電力持續監測電站運行情況。下半年，寧東地區的蘇步井等風電場將陸續投運多個分布式調相機及靜止型調相機。該公司將繼續做好構網型儲能建模仿真、并網測試、試驗驗證等，積極探索多元儲能建設布局，助力新型電力系統建設。（案例來自：國家電網報，作者包兆鑫）