背景
电力系统安全稳定问题日益严峻，新能源快速发展给电网安全稳定带来重大隐患。当前新能源缺少电网支撑能力，已成为制约新能源发展的“卡脖子问题”。
构建新型电力系统的思考
- 技术路径问题：电力系统从同步机主导向新能源主导过渡，构建新型电力系统是一个渐变的过程。需要发展和完善同步电网理论，而不是构建全新的理论体系。
- 新能源引发的问题还需新能源自身解决：新能源具备支撑电网暂态的潜质，核心是电力电子装备“控制创新+过载能力提升”。
- 以主力电源型新能源为主体构建新型电力系统：主力电源型新能源支撑电网暂态；暂态支撑装置发挥辅助作用；电力市场、需求响应重塑负荷特性；电池储能承担短时调峰；抽水蓄能、常规电源和长时储能调峰。
主力电源型新能源理论问题与关键技术
- 基础理论问题：风/光/储装备暂态能量自洽与构建电网的基本理论，包括发展暂态过程的PACK变换理论、风电、光伏和储能装备无切换自同步控制理论、风电、光伏和储能装备自同步电压源标准模型等。
- 关键技术：
- 高压直挂储能及其构网控制技术：实现储能对同步机暂态特性的模拟与超越，黑启动、孤网和并离网切换，零延时响应，惯性时间常数2~25s可调，无超配过载能力提升3倍，电气距离缩短5倍。
- 并网变换器暂态电流耐受能力尽限利用技术：提升暂态电流至3倍额定值以上，持续625mS。
- 风电机组自同步电压源构建技术：提出直流电压实时映射电网频率的自同步电压源控制原理（惯性同步），多控制模式融合，攻克双变换器系统电压源控制难关。
- 组串式光伏自同步电压源构建技术：双模并行-竞争主导的电压源控制技术。
- 干台数量级自同步电压源装备集群的稳定控制技术：实时评估稳定边界，动态调整阻尼参数，保持充足的稳定裕度，实现干台数量级电压源发电装备稳定运行。
关键技术实证、测试与商业应用
- 产品：
- 自同步电压源型光伏发电逆变器（组串式和集中式）。
- 自同步电压源型风电变流器。
- 主力电源型新能源场站控制与振荡阻尼系统。
- 35kV高压直挂静止同步机（构网型储能）。
- 实证测试：
- 主力电源型风电场：甘肃干河口南北风电场，32台自同步电压源机组，通过电网适应性、惯量响应、一次调频、高低电压穿越、黑启动、孤网运行和三相短路等53项测试。
- 主力电源型光伏电站：新疆尼勒克250MW光伏电站，完成自同步电压源光伏惯量响应、一次调频、阻抗扫描、短路比适应性等10大项、21小项、209个测试工况的全维度测试验证。
研究结论
- 主力电源型风光场站与常规同步机电源相比，在一次调频及以下的时间尺度上具备相当/更优的电网支撑和构建能力。
- 变换器控制下的风/光发电系统具备高度灵活的可塑特性，使大规模自同步电压源构网型设备存在稳定运行的可能。
- 主力电源型风电场/光伏电站具备高抗扰、强支撑、宽频稳定特性，具备黑启动、孤网运行能力。与跟网型相比，构网型成本的增加可以忽略不计。
- 宜推动更大规模、更广泛的实证，尽快形成标准模型和核心技术体系，主力电源型风光场站支撑电网暂态，电力市场和需求响应重塑负荷特性，常规电源和各种储能进行调峰，是构建新型电力系统经济可行的途径。
