【四方继保（刘树）】2024年新型电力系统下的构网技术应用报告_31页_2mb

报告摘要

随着我国能源结构的转型，新型电力系统正在向高比例新能源和高比例电力电子设备方向发展。这种转变带来了诸多挑战，如系统惯量降低、电压稳定性下降、故障隔离风险增加以及宽频振荡问题突出。为应对这些问题，构网型技术被广泛应用于新型电力系统中，通过模拟同步发电机的响应特性，提升系统稳定性与保护适应性。

新型电力系统的变化及特征
新型电力系统以高比例新能源和电力电子设备为关键特征，预计到2030年新能源装机容量将超过煤电，成为第一大电源；2060年前新能源发电量占比有望超过50%。
构网型技术的定义与特点
构网型技术从四个维度定义：控制方式、时域响应、频域响应和功能测试。其核心在于模拟同步发电机的特性，提供电压、频率支撑，并具备黑启动、自同步、故障穿越等能力。构网型设备包括构网型SVG、静止同步调相机、构网型储能、构网型柔直等。
构网型技术的作用
构网型技术通过模拟同步发电机的内电势特性，实现对电网频率和电压的主动支撑，提升系统稳定性，有效解决弱网运行、暂态电压支撑、频率支撑等问题，增强新能源场站的并网能力。
构网型技术的控制原理
构网型变流器通过下垂控制、虚拟同步机控制等方式，模拟同步发电机的一次调频、励磁环节和转子运动方程，实现对电网的柔性支撑。
构网型技术的工程应用
构网型产品已在多个项目中应用，如围场北梁静止同步调相机项目、新疆吐鲁番100万千瓦风电项目等，显著提升了系统的稳定性与可靠性。

差动保护
新能源变流器的电流幅值受限、相角受控，可能导致差动保护灵敏度下降、拒动或误动。
距离保护
故障点附加阻抗可能不是纯阻性，影响距离保护的准确性。
工频量方向保护
新能源侧的等值内电势快速变化，影响方向保护的判据。
解决方案
通过将变流器从电流源特性改为电压源特性，提高暂态过流能力，使保护系统具备更好的适应性。RTDS仿真结果表明，构网型变流器的暂态波形和相位特征与同步发电机基本一致，具有较好的保护适应性。

振荡特征差异
新型电力系统振荡频率范围宽（0.1~2500Hz），模式不固定，波动性大，抑制难度增加。
振荡抑制难点
- 振荡模式多变，难以快速动态跟踪
- 频率和幅值波动大，控制参数需兼顾稳定性和宽带抑制效果
- 阻尼分配需根据实际振荡情况动态调整
解决方案
- 振荡特征识别技术：采用频域自适应时域复采样算法，实现百毫秒级振荡特征识别。
- 宽频段阻抗重塑：利用构网型控制的正阻尼特性，对新能源场站进行阻抗重塑，抑制系统性振荡。
- 附加阻尼控制：通过母线电压、集电线电流等信号进行针对性阻抗调整，实现振荡快速抑制。