让新能源与电网互动更加友好——走进公司风光储并网运行与实证技术实验室

风光储并网运行与实证技术实验室由国网冀北电力有限公司电力科学研究院牵头，联合国网冀北电力调控中心和国网冀北张家口风光储输新能源有限公司共同组建，聚焦构网型风光储设备控制技术及测试验证、风光储电站协调控制及实证技术、大规模风光储集群运行及实证技术三大技术方向开展攻关，力争形成“技术研发-试验验证-工程示范”的完整创新链条，从设备、场站和集群层面解决风光储可靠运行和稳定支撑重大关键技术难题。

实验室成果展示

●累计承担国家级科技项目7项、省部级科技项目2项、公司科技项目52项

(相关资料图)

●获得省部级科技奖励41项

●主导制订了风光储联合发电技术体系和电化学储能运维标准体系

●发表226篇论文，获得143项专利授权

7月3日，国家电网有限公司风光储并网运行与实证技术实验室技术人员完成了国华佳鑫风电场动态无功补偿装置测试，并和设备厂家人员深入探讨，对高低电压穿越过程中的新能源机组暂态控制策略提出了优化建议，为机组安全稳定运行提供了保障。

实验室筹建于2012年，是国内最早开展大容量风光储联合运行技术研究的团队。近年来，实验室在新能源宽频带振荡治理、虚拟同步发电机技术、大电网全电磁暂态仿真等方面实现多项技术突破，推动了我国“新能源+储能”模式发展。

助力构网型新能源控制技术落地应用

当前，常规的跟网型新能源控制技术已逐渐不能适应含高比例电力电子设备的新型电力系统建设需求。构网型新能源控制技术与传统跟网型新能源控制技术相比，更有利于支撑电网频率和电压的稳定，成为行业研究的热点。

“构网型控制技术是提升新能源对电网支撑能力的重要手段，也是目前实验室研究的重心。”国网冀北电力有限公司电力科学研究院新能源所所长、实验室科技带头人吴林林介绍。自2016年开始，实验室在机组、场站、集群三个层面布局，从需求分析、设备控制、场站协调、集群运行、试验实证等方面开展构网型新能源控制技术攻关。

依托多项公司科技项目，实验室建立了构网型新能源机组的全数字与半实物模型，搭建了构网型新能源机组控制器硬件在环仿真测试平台，制订了相应的仿真和现场测试试验方案，实现了构网型新能源机组自主建立频率和电压等功能，为构网型新能源机组的应用打下基础。

推广构网型新能源控制技术，实现构网型新能源机组支撑功能是第一步，还需分析构网型新能源对电力系统的支撑作用，研判构网型新能源对电力系统频率和电压特性的影响程度。这些都离不开大规模精细化的仿真手段。“仿真分析是掌握含构网型新能源电力系统的特性、制订构网型新能源规划方案和技术标准的重要基础。”冀北电科院副院长、实验室主任刘辉说。

截至目前，实验室已完成了300余种型号风电、光伏发电、储能设备实测建模和并网特性优化，覆盖国内主流机型，在模型层面具备了准确复现高比例新能源电力系统的条件；解决了大规模电磁暂态仿真分层分块并行计算等难题，建成锡盟特高压、张雄特高压、张北柔直等工程全电磁暂态仿真平台，为论证构网型新能源主动支撑电力系统频率和电压的效果提供了平台。

建立新能源场站主动支撑技术体系

由于单台新能源机组之间的特性差异大，新能源主动支撑模式需要从单机自主响应拓展到“单机-场站”协同控制。而场站层面的主动支撑是大量状态和特性迥异的风电机组、动态无功补偿装置及储能设备综合作用的结果。

2014年起，实验室联合高校、设备制造企业组成产学研联合攻关团队，开展“支撑系统惯量电压的大型风电场机-场协同控制技术及应用”项目攻关，通过技术研发、实验测试、现场应用，建立了涵盖动态调节能力实时评估、多源协同、快速支撑、全场景全环节实证的新能源场站频率电压主动快速支撑关键技术体系，共获得国家发明专利授权13项、软件著作权授权1项，发表论文24篇，其中有SCI论文4篇、EI论文12篇。根据中国电力企业联合会组织的鉴定，项目成果达到国际领先水平。

目前，该项目成果已应用于冀北地区40座风电场，显著提升了这些风电场对电网频率和电压的支撑能力。实验室累计完成了14套场站控制系统型式试验，共计发现4大类20余项隐患；完成了张北柔直工程送端全部28座新能源场站的控制性能测试，助力张北柔直工程安全运行。

攻克风电次同步振荡难题

2013年，张家口沽源地区大规模风电经串补输电线路外送产生的次同步振荡问题凸显。为解决这一问题，实验室成立技术攻关团队，先后攻克了新能源机组模型降阶、场站聚合等值、故障工况模拟等难题，陆续对沽源地区13座风电场的27个型号风电机组进行了建模测试，通过理论推导和仿真测试，逐渐明晰了风电-串补系统次同步振荡的机理，并进一步提出了风电机组侧阻抗重塑和电网侧加装集中式抑制装置两种治理措施。

目前，实验室已完成13种型号的风电机组阻抗重塑工作，并研制了电网侧风电次同步阻尼控制装置。该装置容量1万千伏安，可实现对200万千瓦风电次同步振荡的集中治理。两种方法相辅相成，解决了沽源地区风电大规模并网产生的次同步振荡问题。

张北柔直工程是世界上首个柔性直流电网工程，它的运行状态备受关注。工程配套新能源场站与柔直系统相互作用也会出现振荡问题。柔直系统的特性更加复杂，抑制风电接入柔直系统引发的次同步振荡也更加困难。为此，实验室与南瑞集团、清华大学等联合开展技术攻关，目前已对接入张北柔直工程的8个新能源场站的17个型号新能源机组进行了改造，降低了风电接入柔直系统发生次同步振荡的风险，保障大型新能源基地安全稳定运行。