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来源:中国储能网

构网型储能技术应用快速发展,破解稳定控制难题

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摘要:在高比例新能源接入的电力系统中,单一电力电子装置难以满足稳定运行需求。构网技术与静止同步调相机(SSC)结合,通过优势互补实现有功-无功协同和惯量-电压-频率支撑,为电网稳定提供新方案。构网型储能技术受政策、技术及市场驱动快速发展,2025年国内项目投运规模近3倍,但技术定义不统一,主要包含同步机组、调相机和构网型

在高比例新能源、高比例电力电子装备接入的新型电力系统背景下,系统惯量降低、电压与频率支撑能力不足、暂态稳定问题突出,单一电力电子调压或调频装置已难以满足复杂电网的安全稳定运行需求。

构网技术与静止同步调相机(SSC)的结合,正在探索一条破解弱电网、新能源高占比场景下稳定控制难题的技术路径。

二者通过优势互补、协同控制,实现了从“单一无功支撑”向 “有功 - 无功协同、惯量-电压-频率支撑”的升级,为电网安全稳定运行提供了全新解决方案。

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同为构网,四类技术各不相同

近年来,在政策引导、技术突破与市场需求的三重因素驱动下,构网型储能技术应用在我国实现了快速发展。

据CESA储能应用分会产业数据库不完全统计,2025年,国内共有66个构网型储能项目投运,规模为7.3GW/25.2GWh,容量规模较2024年增长近3倍,渗透率为12.8%。

虽然技术优势被广泛接受,但目前,构网型储能没有严格的定义,每个厂家的理解不同,产品的构网行为、特性和表现也不尽相同。

一般而言,构网技术主要包括常规同步发电机组、同步调相机和构网型装备等技术。典型的构网型装备包括构网型SVG、静止同步调相机、构网型储能装备、储能型构网柔直等技术。

构网储能装备采用构网控制储能变流器构建具有电网支撑能力的电压源特性。当下,技术成熟、应用广泛的构网型装备,以锂离子电池、液流电池为能量载体,通过搭载虚拟同步机(VSG)、下垂控制、自主电压控制策略的变流器实现构网运行,是兼具能量属性与支撑属性的构网装置。

其技术核心在于电池侧提供持续有功功率支撑,变流器侧实现电压频率自主构建,可独立带负荷运行、完成电网黑启动,同时具备毫秒级惯量响应、秒级调频调压能力,打破了传统储能“仅能量调度、弱电网支撑”的局限。

从拓扑结构和集成策略看,市场上的构网型储能系统主要分为高压级联型构网储能系统和低压并联型储能系统两类。

构网型SVG是在常规SVG的基础上,通过提高器件的过流能力、增大电容能量并采用构网型控制策略实现的一种同步无功补偿设备。

作为一个相对独立的同步电压源,当系统故障发生时,构网型SVG可实现电势幅值不突变,瞬时提供快速无功支撑,在响应速度和过载能力上均优于常规SVG。同时可以以更低的成本针对性解决系统电压问题。

静止同步调相机是在构网SVG的基础上,在直流侧增加超级电容器提高储备能量来实现的动态无功补偿设备,其外特性可对标常规分布式调相机,功能上可替代调相机。

相比于构网SVG,其能量存储更大,除了具备构网SVG无功电压支撑能力,静止同步调相机还具有频率变化时的惯性支撑能力。

构网柔直装备作为一个相对独立的同步电压源,当系统发生扰动时,电势不突变,瞬时提供快速有功、无功支撑,支撑能力由能量来源决定。

其核心装备构网型柔直换流阀是应用于跨区域电网互联、新能源外送通道的骨干级构网装备,作为柔直系统的 “主控节点”,可独立建立稳定的电压频率体系,实现异步电网互联与系统级功率调度。

其容量等级可达吉瓦级,具备极强的系统级支撑能力,可平抑区域电网功率波动、抑制宽频振荡,在大型新能源基地外送、海岛供电、城市电网扩容等场景中,承担主网构网与功率传输双重职能,是电网层级的核心构网单元。

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构网技术与静止同步调相机(SSC)融合能产生怎样的价值?

构网技术以构网型变流器为载体,核心能力是自主建立电压与频率、提供虚拟惯量、参与有功功率调节,可实现黑启动、孤岛运行与长时频率支撑,但在短时超大无功出力、极端故障下的暂态电压支撑能力上存在上限。

静止同步调相机(SSC)作为专用无功支撑设备,具备毫秒级无功响应、短时高过载、强电压支撑、提升系统短路比的核心优势,却无法提供有功功率与持续惯量支撑,依赖外部电网建立电压频率。

二者在技术特性上呈现强互补性,构网技术弥补了SSC“无惯量、无自主建网能力”的短板,SSC 则强化了构网装置“短时无功支撑不足、故障穿越能力有限”的弱项,底层控制逻辑均基于电压源型变流器,具备协同控制的技术基础,为融合应用提供了前提。

林俐、徐宁、崔灏等人2025年5月发布在电力系统自动化杂志上的一篇名为《面向沙戈荒新能源基地的构网型场站与同步调相机协调配置策略》的文章指出,我国的沙漠、戈壁、荒漠地区拥有丰富的风能、太阳能资源,在大规模风光发电基地的开发上具有明显的区位和自然资源优势,但这些地区大多位于我国北方偏远地带,往往受煤源、水源以及经济性等多重因素影响而缺乏就地同步电源,系统稳定运行受到系统低惯量风险、系统低短路比风险挑战,构网型场站和同步调相机在电压支撑、惯量支撑、短路容量方面可以实现优势互补。

公开信息显示,构网技术与SSC 的结合,突破了单一设备的性能边界,提升电力系统安全稳定水平、新能源消纳能力与运行灵活性,具备显著的工程应用价值。

具体而言有3个方面,一是强化电网稳定支撑能力,有效解决高比例新能源电力系统低惯量、弱阻尼、低短路比的痛点,同时满足频率支撑与电压支撑需求,提升系统抗扰动能力与故障穿越能力。

二是提升新能源消纳空间,通过协同控制优化新能源场站并网特性,解决电压超限、振荡抑制等问题,破除风电光伏并网的稳定瓶颈,推动清洁能源高效利用。

三是拓展电网运行场景,实现黑启动、孤网运行、弱电网支撑等特殊场景的稳定运行,适配新型电力系统多元化、复杂化的运行需求。

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构网型SSC工程应用加速

自2024年首个项目落地后,基于构网控制技术的静止同步调相机(SSC)在工程应用层面明显加速。

2024年2月4日,由南瑞继保成套供货的世界首套静止同步调相机在吉林华能八面风电场220kV升压站顺利并网,有效提高了新能源送端弱电网的稳定性,核心技术先进性和经济性全面优于传统分布式调相机,标志着基于构网控制技术的静止同步调相机进入工程应用阶段。

经过多年技术积累,南瑞继保逐步形成了以构网柔直、构网储能、SSC以及GSSVG等为代表的产品体系,全面实现示范应用。

2025年9月,黑龙江电科院在黑龙江克东县金城风电场完成省内首套50兆乏静止同步调相机(SSC)人工短路试验,成功验证了SSC在电网故障时的支撑能力,标志着黑龙江电网在SSC的应用取得全新突破。

该技术的应用背景是,近年来,风电成为黑龙江省不可或缺的主力电源之一,然而,风能所固有的间歇性与波动性,给电网安全带来了严峻挑战。

本次开展人工短路试验的SSC,融合了“构网技术+超级电容”的创新模式,可以在系统发生瞬时变化时,自然激发出3倍额定电流,为电网提供电压支撑,可提高所在电网的短路水平、抑制宽频振荡,增强系统的稳定性。

2025年11月,由思源清能自主研发的35kV/50Mvar静止同步调相机SSC在广东能源百万千瓦级风电基地,一次成功通过近端人工短路试验并正式投产应用。至此,思源清能静止同步调相机SSC已先后通过新疆两个百万千瓦级风电场人工短路试验。

其在系统短路故障、电压深度跌落的情况下快速输出3倍过载电流进行电网支撑,有效提升系统短路容量和系统惯量,为“沙戈荒”地区大规模新能源并网提供了切实保障。

思源清能自2021年起就开展静止同步调相机的研究,其静止同步调相机基于双星型MMC拓扑架构,在两组级联H桥中性点的直流侧加入高密度功率型储能元件,结合先进的构网控制技术,设备对外特性比肩分布式调相机,无功补偿和有功支撑解耦控制,在增强电网电压调节性能的同时,有效提高了系统频率稳定性,保障新型电力系统的安全稳定运行。

对比传统分布式调相机,思源清能的静止同步调相机设备可以将功率输出的响应时间控制在毫秒级、输出的短路电流灵活可控、全生命周期成本具备明显优势,而且还可拓展快速频率响应、阻抗扫描、主动滤波等功能。

在大唐河北沽源风电项目中,思源清能在国内首个完成“MMC(双星型)换流器拓扑+超级电容组直流接入”的静止同步调相机(SSC)设备生产供货,并于2024年5月成功并网运行。

2026年3月15日,我国南方电网经营区内首台套静止同步调相机(SSC)正式投运。这一成果标志着新能源电站实现了从传统的“被动跟网”向“主动构网”的重要跨越,意味着我国在提升新能源接入电网的主动支撑能力上取得关键技术突破。

该设备应用于云南省澜沧江中下游流域小湾水新一体化基地凤庆片区顺宁汇集站,它采用双星型拓扑架构与高密度功率型储能元件,依托先进的构网型控制技术,能够有效提升区域大规模新能源汇集多场站短路比和涉网性能。该设备通过增加系统惯量,抑制宽频振荡,具备快速无功支撑和惯量有功支撑能力,有效提升电压和频率稳定性。

项目是构建适应高比例新能源接入的新型电力系统的一次重要探索,它为破解远距离新能源安全高效送出难题提供了创新解决方案。

随着构网型SSC技术受到市场验证,更多的企业也投入到该技术产品的研发。

2025年1月,普兰纳米(PLANNANO)推出静止同步调相机产品,产品基于普兰纳米干法超级电容器进行设计,由启动装置、功率模块、干法超级电容模组、冷却系统、交流及直流侧电压电流测量元件及控制保护系统等组成。

该产品成套装置每相换流链采取链式H桥型接线型式,直流侧加入高密度功率型电容器储能元件,结合先进的构网控制技术,实现3倍电流输出,具备短时过载能力、短时能量储备、阻尼控制功能、惯量支撑功能、高低电压穿越功能。

2025年6月,新风光在上海展出其明星产品静止同步调相机(SSC),产品具备高可靠性,短路故障期间输出3-5倍可控短路电流,精准支撑电网故障恢复,同时,具备惯量支撑、动态响应、宽频震荡抑制等优势。

另外,四方股份在2025年上半年财报中指出,其新业务培育开始贡献增量,在电力电子业务方面,面向新型电力系统的构网型装备持续突破,规模化发展成效显著,包括储能PCS及系统、SVG、静止同步调相机等。

笔者认为,构网技术与静止同步调相机(SSC)的深度结合,是新型电力系统稳定控制领域的重要技术创新,精准契合了电网对有功-无功协同、惯量-电压-频率多能支撑的核心需求。

二者通过优势互补、协同联动,破解了高比例新能源并网的稳定难题,未来或将在新能源场站、电网枢纽站点加速应用。



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