不久前,国家能源局发布《关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知》,将构网型技术作为试点方向,进行大力推广。事实上,无论是从监管部门角度,还是企业研发角度,近年来构网型技术正得到越来越多的关注,已经成为当下风电技术发展最热门的领域与方向之一。
在笔者看来,这一趋势很可能蕴藏着影响行业发展的重大机遇与挑战,甚至不亚于当年国家对风机高、低电压穿越技术的强制推行,所引发的企业“生死局”。
01 市场门槛再次提高
2010年,我国“三北”地区发生了6次大规模风电脱网事故,严重阻碍了行业发展。2011年国家能源局发布《关于加强风电场并网运行管理的通知》,提出风电机组应严格按照《风电机组并网检测管理暂行办法》的要求,具备低电压穿越的能力,并通过有关机构的检测认证。由于当时多数风电机组并不具备这一能力,这一政策如同一道“紧箍咒”,让整个风电行业为之震动。
一时间,使风机具备低电压穿越能力,成为了风电企业的“救心丸”。风电整机企业纷纷加快开发产品低电压穿越能力,甚至一度出现在张北风电试验基地“堵着大门排队测试”的“奇观”。这场风波过后,众多不具有自主研发技术实力的厂商,因无法通过低压穿越要求被淘汰。
2021年,国家再次拔高风电机组电网友好性门槛,颁发《风电场接入电力系统技术规定(GB/T 19963—2021)》,对风电场的高电压穿越能力指标做出了明确要求。标尺收紧,风暴又至,一批跟不上技术发展趋势的厂商,又因缺乏相关技术积累而被淘汰。
从高、低压穿越引发的两次行业洗牌来看,电网支撑能力是国家规范新能源发展的第一准绳,而具有更强支撑能力的构网型风机,很可能会引发更大规模的产业海啸。
02 已成大势所趋
“山雨欲来风满楼”,在“海啸”真正来临之前,通过观察行业龙头的举措,我们已经可以发现很多明确的信号和迹象。
我国风电企业开始关注构网型技术,是在2017年前后。据报道,最初是一些出口风机产品在国外遇到了高比例风电接入电网的挑战,使我国整机企业开始将构网型技术视为应对措施。
有媒体报道,2019年金风科技已对构网型风机形成了技术构型,2021年推出构网型风机1.0版本。2022年开始,金风科技先后在北京亦庄园区进行了单机改造及示范运行,联合甘肃电网和上海交通大学进行了构网型机组馈线级别的示范运行,并在湖北广水进行了整场机组的改造和示范运行。同年,明阳智能与DNV合作参与欧盟wingrid项目,进行构网型风机技术开发与构网能力测试。2023年,金风科技又推出构网风机2.0版本,为风机中引入了储能,形成了更强的构网架构。
2023年,新疆电网对外宣布,携手金风科技完成国内首次构网型风电场接入大电网全电磁暂态仿真研究。同年,远景能源在2023年举行的第七届技术高峰论坛上,推出“1+4”构网型全栈解决方案,并宣称该解决方案已在鄂尔多斯零碳产业园区风光储的构网型基地示范工程中应用。运达股份2.5MW构网型双馈风电机组,也在这一年完成了暂/稳态特性验证与策略优化。
2024年,金风科技完成了全国首个构网型风储场站220kV黑启动及微网人工短路实验,在完全没有火电支撑的前提下,通过构网型技术及装备实现了新能源独立成网。同年,明阳智能完成了当时全球最大构网型双馈风力发电机组MySE6.25-193机组相关测试验证工作。电气风电则在这一年,下线了10MW级构网型风机。
总体看来,在构网型风机的研发、应用方面,几家行业头部企业都已下注,节奏各不相同。直到本周早些时候,有媒体公开报道,金风科技GW155-4.5通过中国电科院构网性能检测,获得国内首份依据《构网型风电机组并网技术要求和测试规程》(T/CEEIA 804-2024)标准出具的硬件在环测试报告,成为通过目前业内最权威测试的构网型风机。
值得注意的是,这是中国电科院首次为构网型风机出具测试报告。而中国电科院也是在此前高、低电压穿越的行业洗牌过程中,公认的出具高低电压穿越能力报告的最权威机构。
此次测试具有两大特点:一是测试维度全面,包括了惯量响应、一次调频、相位跳变响应与适应性、暂态电压支撑、弱电网适应性、独立带载运行、无功电压控制和阻抗扫频等一系列综合能力测试;二是根据国内首个构网型风电机组技术要求与测试方法规范开展的首次测试。由此看来,金风构网型风机可以视为构网型风机标准化发展的“第一面旗帜”。
国家能源局《关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知》新政的落地,必将推动构网型风机批量示范招标与装机量快速增长,构网型风机的市场规模将得到进一步提高,从而拓宽构网型市场商机,而有能力承接的企业方能打造构网型高地。
据了解,目前构网型技术路线多样,至少有四种以上技术路线在推进。但随着标准与要求的不断提高,其中一些技术路线恐怕将逐渐被市场淘汰,只有兼顾性能与经济要求的1-2种才能得到市场认可。就像高、低电压穿越一样,“机遇留给有准备的人”,只有拥有此类技术承接能力的企业才可能抓住新的机遇,而相关技术能力薄弱的企业会被挡在市场门外。
03 从研发测试到批量化应用
据国家能源局数据,截至今年4月底,我国风电光伏合计装机达到15.3亿千瓦,历史性超过了火电装机。根据清华大学碳中和研究院《新型电力系统技术路线展望》,2021年-2030年风电与光伏电量占比快速提升至30%以上;2030年-2050年风光电量占比将达到60%以上。
风光等新能源在电力系统中占比正在快速提升,电网环境也在发生显著变化,构网型风机从实验室和示范点走向批量化应用的步伐也必须加速,以适应新的电网环境需求。
对此,近年来国家能源局先后出台了《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》《关于组织开展新型电力系统建设第一批试点工作的通知》等政策,大力支持与推进构网型技术应用,保障电力系统稳定运行。
与国家政策导向高度匹配的是,在通过大量研发测试并达到预期目标后,头部整机企业已经开始推动构网型技术的应用,一些批量化项目逐步落地。
在构网型技术产业化应用的长跑中,金风科技已经超越了数个“赛程点”。2023年,河北建投康保“以大代小”风电平价示范项目公布了风电机组设备采购的中标结果,包含总容量30MW的金风构网型风机。2024年,金风进一步获得了河北尚义风储主动支撑新型智慧电力系统示范项目150MW构网风电批量订单;同年,其构网型风机在河北康保卧龙山风电场进行30MW国内首次小批量示范运行,验证了其在新能源基地并网场景下的支撑作用。2025年1月,其构网型风机又入选了国家能源局第四批能源领域首台(套)重大技术装备。金风的“加速度”,实质传递了新型电力系统建设加速的讯号。
构网型技术是支撑电力系统稳定性重构的“承重梁”,被视为构建新型电力系统的必由之路。可以说,谁抓住了构网型技术,就等于抓住了通往新型电力系统时代的金钥匙。在这一领域,以金风科技为代表的一批先行者们显然已经赢得了先机,在政策利导和市场鼓励的综合作用下,能源行业的开拓者们必将共同推动构网型风电技术走向成熟,支撑起我国新型电力系统可期的未来。