【国网冀北电力】2025构网型新能源并网特性及实测研究报告_28页_2mb

构网型新能源并网特性及实测总结

核心内容

构网型新能源并网技术是一种模拟同步机特性的控制策略，通过控制变流器输出电压的幅值和相位，使其具备自同步电压源运行能力。该技术旨在提升新能源机组在电网扰动下的动态响应和稳定性，同时满足频率、电压支撑以及黑启动等要求。

主要观点

• 构网型控制通过模拟同步机运行机制，使变流器具备对电网有功、电压变化的自主响应能力，具有优异的动态性能。
• 构网型控制分为三个视角：原理构网、功能构网、故障构网。
• 原理构网主要依赖控制手段，无需额外硬件支持。
• 功能构网对网侧变流器容量、机侧能量储备等硬件提出了额外要求。
• 故障构网要求采用虚拟阻抗/导纳、电流限幅等控制方式，同时需要网侧变流器具备足够的过流能力。

关键信息

1. 构网型控制的三个视角

• 原理构网：通过下垂控制、VSG控制、匹配控制等方式，使变流器具备自同步能力。
• 功能构网：满足电网稳态运行、频率支撑、电压支撑、孤网运行与黑启动等要求。
• 故障构网：在电网发生短路故障等大扰动时，维持电压源特性，需采用虚拟阻抗、电流限幅等方式。

2. 构网型控制结构

• 常见的控制结构包括下垂控制、VSG控制、匹配控制、虚拟振荡器控制。
• VSG控制是目前工程上最常用的控制方式。
• 虚拟振荡器控制较少用于工程应用。

3. 功能构网的硬件要求

4. 典型设备的功能构网能力

5. 故障构网的控制与硬件要求

• 控制方面需采用虚拟阻抗/导纳、电流限幅等方式，以维持电压源外特性。
• 硬件方面需对网侧变流器进行扩容，以满足短路故障期间的过流能力。
• 连接电抗 Xeq 是影响故障构网能力的重要参数，建议 Xeq ≥ 0.1pu。

6. 频率支撑特性对比

• 构网型变流器：在阶段二提供有功支撑，具备一次调频能力，响应速度优于跟网型。
• 跟网型变流器：不参与阶段一，且在阶段二响应速度慢，不推荐用于主动支撑功能。
• VSG控制：具有最强的有功支撑能力。
• 构网型与同步机联合系统：在构网型机组占比达到20%时，可有效抑制次/超同步振荡。

7. 电压支撑特性

• 构网型变流器通过无功-电压下垂特性支撑并网点电压。
• 电压调节系数 Kpv 越大，电压支撑效果越好。
• 在电网电压跌落期间，构网型机组无功增发更稳定，避免暂态过电压风险。
• 电气距离越近，电压降越严重，机组提供的无功支撑越多。

8. 构网型与跟网型的关系

• 构网型是补充而非替代，未来构网型与跟网型将共存。
• 构网型性能优于跟网型，但仍有待完善。
• 跟网型并网特性仍需不断优化，以适应未来电网需求。

总结对比

未来展望

构网型技术在提升新能源并网性能方面具有显著优势，但仍需在控制策略、硬件设计、多机组协同等方面进行深入研究。随着电网结构变化和新能源占比提升，构网型技术将成为未来电网稳定的重要支撑手段。