支撑新型电力系统建设 破解新能源大规模并网难题

近日，中国西电集团所属西安西电电力电子有限公司在陕西西安揭牌成立。该公司旨在更好地推动我国电力电子事业蓬勃发展，助力以新能源为主体的新型电力系统建设，为中国电力事业提供自主可控的电力产品。

长期以来，火电、水电等作为电网主要支撑性电源，有力保障了电网安全稳定运行。随着“双碳”目标推进，新能源占比不断增加，而同步发电机电源比例不断降低，电力系统面临系统平衡机制由“确定性发电跟踪不确定负荷”转变为“不确定发电与不确定负荷双向匹配”。现有可控电源的深度调节能力难以抵消新能源出现的随机波动性等问题，电网安全稳定运行将受到严峻考验。

“就目前而言，基于新能源的特性，电网是没办法无限接纳新能源并网的。”西安西电电力电子有限公司执行董事娄彦涛表示，目前，在实际工程中广泛使用的变流器采用跟网型控制策略，其外部表现为电流源特性，无法承担按需提供惯量保持供需平衡（频率稳定）和平稳电网电压，随着新能源发电装置的不断增加，系统扰动对电力系统安全运行的影响越来越明显。

娄彦涛表示，近年来，随着大规模新能源建设的推进，暴露出了系统安全稳定风险问题，包括整个系统一次调频能力不足、故障影响范围扩大等，对电网造成了较大冲击。

在西安西电电力电子有限公司副总经理白世军看来，当前存在的新能源打捆水电、火电并网送电，其实也是从保障电网稳定考虑，一定程度上限制了大规模新能源规模外送的需要。为了应对新能源发电高比例并网导致传统电网惯性减弱的问题，新能源装备的创新发展以及构网型技术越来越被行业所关注。

据了解，构网型变流器是通过在变流器控制环节中模拟同步发电机的运行机制，让新能源发电机组变得像同步机一样对电网有足够的支撑能力。“在风电、光伏等新能源发电侧，打造构网型并网技术，能够帮助提升电力系统的稳定性和可靠性。”娄彦涛认为，构网型技术的实现将极大程度地降低当前大规模新能源并网的电网风险。目前这一技术已经在国内外的新能源变流器、储能系统中开展了部分研究示范，其技术应用前景被寄予厚望。

据统计，西北电网2022年预计新能源投产超4千万千瓦（包括沙漠、戈壁、荒漠大型风光基地项目），总装机将超过1.8亿千瓦，同时，电化学储能投产将突破300万千瓦，西北电网将迎来史上新能源投产规模最大的一年。为此，西北电网也在相关规划中提出，要持续做好涉网性能提升，加快新能源抗扰、主动支撑、感知能力改造，推动其从“并网”向“组网”转变；积极试点支撑新型电力系统的构网型新能源和储能涉网技术，尽可能避免“先投产、再改造”的发展老路。

娄彦涛透露，“构网型”电力电子变流器推广应用是电网企业、新能源设备制造商、新能源业主等多方博弈发展的过程。未来，市场刚性需求会比较强烈，目前主流设备厂商都在布局相关产业。西安西电电力电子有限公司正在做相关领域的产业布局。

与此同时，随着新型电力系统构建的加快，电力行业的电力电子化趋势也日趋明显。娄彦涛认为，以新能源为主体的新型电力系统，给电力电子技术带来了巨大的发展空间。他表示，现有的传统并网方式还存在损耗高、占地大等问题，西安西电电力电子有限公司提出基于全国产化IGCT-Plus器件为核心的新型构网型高压级联电力电子装备，通过电力电子级联的方式，具有电压支撑和主动惯量支持特性，维持电力系统稳定性。同时与跟网型设备相比在占地面积、建设周期和设备运维等方面都有较大的优势，是未来电力电子装备发展的趋势，具有广阔发展与应用前景。

据悉，西安西电电力电子有限公司以“深耕电力电子技术新领域，开创零碳柔性配电新生态”为使命，核心业务覆盖多场景电力电子变流器、交直流混合配网解决方案、先进储能并网解决方案、电能质量监测与治理解决方案以及第三代半导体功率器件封测技术研发。

娄彦涛表示，中国西电集团在电力电子行业有着深厚的积淀，从设计制造到产业链布局都有着先发优势。西安西电电力电子有限公司的成立将继续承担起央企责任与使命，致力融合智能化技术和先进电力电子技术。除关注解决大规模新能源并网消纳问题外，公司还将全力打造新型柔性配电网尖刀产品和解决方案，如百兆瓦的级联式直挂储能、构网型电力电子变流器等，为零碳柔性配电新生态贡献西电智慧，为中国西电集团实现成为世界一流智慧电气系统解决方案服务商的目标提供强有力支撑。