2023年7―9月，河北建投康寶“以大代小”風電平價示范項目連續公布了風電機組設備及附屬設備、預裝式變電站設備等采購的中標結果。因20萬千瓦的總裝機容量中有3萬千瓦采用了構網型風電機組，其成為首個實現構網型機組批量商業化的項目。

2023年9月27日，國家能源局發布《關于組織開展可再生能源發展試點示范的通知》，提出支持構網型風電、構網型光伏發電、構網型儲能、新能源低頻組網送出等技術研發與工程示范，顯著提高新能源接入弱電網的電壓、頻率等穩定支撐能力，大幅提升風電光伏大基地項目輸電通道的安全穩定送電能力。

在2023年10月16日開幕的2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）上，有多家整機與變流器企業，推出了與構網型技術相關的產品或取得了認證證書，使其成為本屆CWP的技術焦點之一。

構網型技術已被視為未來新型電力系統穩定性重要技術之一，并有望實現風電機組從“被動適應”轉變為“主動支撐”電網。

提高風電占比

在某種程度上，構網型技術更多著眼于解決未來以風電、光伏等新能源為主體的新型電力系統所面臨的挑戰。

我國大多數新能源富集區域均鄰近電網末端，新能源場站送出并網點短路比普遍較低，一般低到1.5~1.8仍可以穩定運行。當短路比更低時，新能源電站的并網就可能存在次同步振蕩等穩定性問題，進而引起棄風、棄光等不利于新能源消納的局面。在采用構網型風電機組后，能夠在更弱的電網環境下實現新能源場站與電網的耦合穩定性，并網點短路比技術邊界可降低到1.2，甚至是1.0，實現穩定運行。因此，從技術和系統安全角度來看，構網型機組所具備的同步電壓源外特性，使其在規模化利用后能夠大幅提高風電在電力系統中的占比，且充分發揮在電力系統中的支撐作用。

“一方面，構網型機組能夠提升同等電網強度下可開發風電的容量；另一方面，可在同等開發條件下，降低電網穩定電源所付出的代價與成本，如減少對調相機和儲能的需求。”金風科技研發中心副總經理楊志千向記者表示。

之所以能夠具備這樣的能力，是因為與隨網型機組相比，構網型機組的控制邏輯發生了根本性改變。它通過模擬同步發電機組轉子運動方程，基于控制特性的映射等技術手段，對外呈現出電壓源控制和自同步構網特性，直接控制輸出電壓幅值和相位，從而支撐電網頻率和電壓穩定，并對系統提供慣量及阻尼支撐，具備孤島運行能力，適用于強度弱、慣量低的高比例新能源電力系統。

一個更易理解的比喻是，隨網型與構網型機組的區別，如同普通火車的車廂與動車車廂的差異。普通火車車廂沒有動力系統，而動車車廂既可以獨立載客運行，也能夠與其他動車、火車車廂組合。當火車拉載的車廂越來越多時，就需要提高動車車廂占比，以提供動力支持。

在楊志千看來，構網型風電機組的應用范圍相當廣泛，尤其是沙戈荒、深遠海與分散式場景。對通過特高壓或柔性直流送出的沙戈荒大基地項目與深遠海項目而言，需要確保一定的系統安全穩定性，讓構網型機組有了用武之地。而分散式風電項目一般分布在配電網弱連接的區域中，同樣可以體現出構網型機組的技術優勢。

也就是說，構網型機組在各類應用場景中的技術本質是相同的，但從電網特點上來看，大基地與深遠海風電項目體現為集中送出，在電源和電網協同上，電源影響很大。分散式電網較弱，變相地使電源影響也很大。一個是由于源的量大，導致源網變化；另一個是網弱，導致源網變化。

“不管是特高壓，還是弱電網，在新能源占比較高的場景中構網技術都更適合。”楊志千進一步解釋，“從技術底層特征來講，只要是電源和電網相對強度發生變化的地方，都可以采用構網型機組。”

拓展技術價值

雖然構網型風電機組目前仍很難在市場中占據主流，但國內外不少企業已經對其進行了研發布局。據了解，維斯塔斯基于雙饋技術路線，已在英國和澳大利亞完成了構網型機組的一系列場站級仿真驗證工作。我國風電企業開始將目光聚焦于構網型技術則是在2017年前后。當時，一些出口項目在國外遇到了高比例風電接入電網的挑戰，卻缺乏應對措施與技術儲備。

“我們用1~2年時間完成了初步研究工作，在2019年形成整個技術構型，到2021年提出構網型機組1.0版本。”楊志千說，“主要目的是將它與傳統技術進行對比驗證測試，確認其是否具備一定優勢。我們初步得出結論，構網型風電機組在解決傳統問題的同時，新的問題和挑戰也可以被解決和克服。”

2022―2023年，金風科技先后在北京亦莊園區進行了單機改造及示范運行，聯合甘肅電網和上海交通大學進行了構網型機組饋線級別的示范運行，并在湖北廣水進行了整場機組的改造和示范運行。2023年4月，新疆電網對外宣布，攜手金風科技完成國內首次構網型風電場接入大電網全電磁暫態仿真研究。據了解，完成該研究的天潤木壘風電一場，是目前全國在送端直流近區接入構網型機組規模最大的風電場。

“對于構網型機組的研究，很多依然是以單機控制策略，包括特性的優化，還有局域小電網分析為主。天潤木壘風電一場項目將場景范圍進行升級和拓展，以整個新疆電網為背景開展系統驗證，不僅僅是體現在單機局部性能上，還體現在對整片區域電網運行的影響上。”楊志千表示。

構網型風電機組的關鍵挑戰，在于不僅僅需實現其比例支撐能力、弱短路比的實用性、暫態特性等單一能力的突破，更要確保其在工程化應用層面的平衡。

“我們已經在天潤木壘風電一場項目上成功驗證了構網型機組對區域電網的影響，未來將進一步拓展了解其在更大的電力系統場景下的系統價值和特點。”楊志千坦言，“同時，構網型技術不僅能運用在風電機組上，也可拓展至光伏、儲能、SVG等相關技術領域。除了構網型機組外，我們也在做構網型儲能，研究構網型機組與隨網型機組間的配合，構網型儲能與普通儲能間的配合。”

場景決定成本

構網型技術的主要價值在于支撐電網穩定。這可分為幾個維度，包括頻率的穩定、電壓的穩定、次同步振蕩的抑制等。因此，目前整機商推出的構網型機組，需要同時考量應用場景需求與成本，并不能簡單地歸結為單一產品，而是一套有針對性的解決方案。

事實上，構網型機組的構網能力有深有淺，如果只是針對短路比適應性的提升，那么僅需采用最基本的構網型技術，在機組的控制系統上進行提升，并不需要大的功率性硬件的升級。該類方案可用在大基地特高壓和深遠海風電等場景，一定程度上解決由于安全穩定裕度所帶來的棄風、棄光等問題，助力消納比例的提升。因此，其不會對機組采購成本產生太大影響。

還有一些應用場景，除短路比適應性外，對頻率穩定性、機組慣量、有功出力等提出要求，就需要為構網型機組配置儲能模塊。它的成本相對更高，但仍比單獨配置其他儲能設備擁有優勢。

“要放在具體場景下看構網型機組的成本價值。并不是所有場景都需配置這種深度的構網型機組。如果一定要配儲能，那就是在電網極弱或需要特別強頻率支撐的情況下，這種情況即使風電機組不配儲能模塊，外部也需要單獨去配儲能設備。”楊志千表示。

河北建投康保“以大代小”風電平價示范項目，所采用的正是這種被稱為PLUS版的構網型機組。據公開的中標信息顯示，該項目17萬千瓦的隨網型風電機組中標單位報價為1720元/千瓦；3萬千瓦構網型機組中標單位報價較前者高出一倍有余，達到3990元/千瓦。

據了解，該項目的構網型機組成本之所以高，一是配備了儲能模塊的構網型機組本身設備成本就高；二是其作為一個示范項目，分攤了一部分科研與試驗投入成本。在構網型機組實現大規模應用后，仍有較大降本空間。

“一個項目到底需要配置幾臺構網型機組、幾臺隨網型機組，必須結合實際情況來研究，并非全部采用構網型機組就一定更好。”楊志千向記者坦承，“構網型機組是解決當下和未來新能源高比例接入電網所面臨的挑戰的關鍵路徑之一，但在不同場景下的配置方案和比例還需要更多、更大規模應用實踐的驗證。”