支撐新型電力系統建設 破解新能源大規模并網難題

近日，中國西電集團所屬西安西電電力電子有限公司在陜西西安揭牌成立。該公司旨在更好地推動我國電力電子事業蓬勃發展，助力以新能源為主體的新型電力系統建設，為中國電力事業提供自主可控的電力產品。

長期以來，火電、水電等作為電網主要支撐性電源，有力保障了電網安全穩定運行。隨著“雙碳”目標推進，新能源占比不斷增加，而同步發電機電源比例不斷降低，電力系統面臨系統平衡機制由“確定性發電跟蹤不確定負荷”轉變為“不確定發電與不確定負荷雙向匹配”。現有可控電源的深度調節能力難以抵消新能源出現的隨機波動性等問題，電網安全穩定運行將受到嚴峻考驗。

“就目前而言，基于新能源的特性，電網是沒辦法無限接納新能源并網的。”西安西電電力電子有限公司執行董事婁彥濤表示，目前，在實際工程中廣泛使用的變流器采用跟網型控制策略，其外部表現為電流源特性，無法承擔按需提供慣量保持供需平衡（頻率穩定）和平穩電網電壓，隨著新能源發電裝置的不斷增加，系統擾動對電力系統安全運行的影響越來越明顯。

婁彥濤表示，近年來，隨著大規模新能源建設的推進，暴露出了系統安全穩定風險問題，包括整個系統一次調頻能力不足、故障影響范圍擴大等，對電網造成了較大沖擊。

在西安西電電力電子有限公司副總經理白世軍看來，當前存在的新能源打捆水電、火電并網送電，其實也是從保障電網穩定考慮，一定程度上限制了大規模新能源規模外送的需要。為了應對新能源發電高比例并網導致傳統電網慣性減弱的問題，新能源裝備的創新發展以及構網型技術越來越被行業所關注。

據了解，構網型變流器是通過在變流器控制環節中模擬同步發電機的運行機制，讓新能源發電機組變得像同步機一樣對電網有足夠的支撐能力。“在風電、光伏等新能源發電側，打造構網型并網技術，能夠幫助提升電力系統的穩定性和可靠性。”婁彥濤認為，構網型技術的實現將極大程度地降低當前大規模新能源并網的電網風險。目前這一技術已經在國內外的新能源變流器、儲能系統中開展了部分研究示范，其技術應用前景被寄予厚望。

據統計，西北電網2022年預計新能源投產超4千萬千瓦（包括沙漠、戈壁、荒漠大型風光基地項目），總裝機將超過1.8億千瓦，同時，電化學儲能投產將突破300萬千瓦，西北電網將迎來史上新能源投產規模最大的一年。為此，西北電網也在相關規劃中提出，要持續做好涉網性能提升，加快新能源抗擾、主動支撐、感知能力改造，推動其從“并網”向“組網”轉變；積極試點支撐新型電力系統的構網型新能源和儲能涉網技術，盡可能避免“先投產、再改造”的發展老路。

婁彥濤透露，“構網型”電力電子變流器推廣應用是電網企業、新能源設備制造商、新能源業主等多方博弈發展的過程。未來，市場剛性需求會比較強烈，目前主流設備廠商都在布局相關產業。西安西電電力電子有限公司正在做相關領域的產業布局。

與此同時，隨著新型電力系統構建的加快，電力行業的電力電子化趨勢也日趨明顯。婁彥濤認為，以新能源為主體的新型電力系統，給電力電子技術帶來了巨大的發展空間。他表示，現有的傳統并網方式還存在損耗高、占地大等問題，西安西電電力電子有限公司提出基于全國產化IGCT-Plus器件為核心的新型構網型高壓級聯電力電子裝備，通過電力電子級聯的方式，具有電壓支撐和主動慣量支持特性，維持電力系統穩定性。同時與跟網型設備相比在占地面積、建設周期和設備運維等方面都有較大的優勢，是未來電力電子裝備發展的趨勢，具有廣闊發展與應用前景。

據悉，西安西電電力電子有限公司以“深耕電力電子技術新領域，開創零碳柔性配電新生態”為使命，核心業務覆蓋多場景電力電子變流器、交直流混合配網解決方案、先進儲能并網解決方案、電能質量監測與治理解決方案以及第三代半導體功率器件封測技術研發。

婁彥濤表示，中國西電集團在電力電子行業有著深厚的積淀，從設計制造到產業鏈布局都有著先發優勢。西安西電電力電子有限公司的成立將繼續承擔起央企責任與使命，致力融合智能化技術和先進電力電子技術。除關注解決大規模新能源并網消納問題外，公司還將全力打造新型柔性配電網尖刀產品和解決方案，如百兆瓦的級聯式直掛儲能、構網型電力電子變流器等，為零碳柔性配電新生態貢獻西電智慧，為中國西電集團實現成為世界一流智慧電氣系統解決方案服務商的目標提供強有力支撐。