构网型技术已被视为未来新型电力系统稳定性重要技术之一，并有望实现风电机组从“被动适应”转变为“主动支撑”电网。
日前，在河北省西北部的“坝上高原”，在经过紧张的并网调试后，河北建投新能源有限公司康保“以大代小”风电平价示范项目（以下简称“河北建投康保项目”）5台构网型风电机组全部并网，正式投产发电。
该项目是国内首个构网型风电机组批量商业化项目，共安装5台金风科技GWH191-6.0MW机组。与常规风电机组不同的是，项目采用的构网型风机是国内风电整机制造企业对深度构网功能的首次探索，是构网型风机从技术开发迈入大批量商业化应用里程碑的关键一步。
提高风电占比
我国风光资源富集区域多邻近电网末端，新能源场站送出并网点短路比普遍较低。短路比是衡量电源接入点并网强度的重要指标，低短路比并网的新能源电站发生振荡、电压失稳等问题的风险较高。
随着新能源基地建设逐步向“沙戈荒”、深远海地区推进，在部分弱电网区域，亟需新能源通过构网型并网控制参与电网构建，维持交流电网电压和频率，保障“沙戈荒”、深远海地区大规模新能源安全稳定送出。
金风科技技术专家表示，构网型风机拥有更强的有功和无功调节能力，可以主动感知电网扰动，主动响应和主动支撑，克服新能源大规模并网带来的电力系统电压与频率稳定性问题，提高当地电网的供电质量。构网型风机能够在弱电网环境下实现新能源场站与电网的耦合稳定性，并网点短路比技术边界可由1.5-1.8下探至1.2，在此环境下机组仍能保持稳定运行。
构网型风机还能够通过系统集成减少设备种类、简化控制复杂度，通过自建电压主动响应让运维更简单，并带来同步电源投资、运维成本及后期技改成本的降低，提高客户的发电收益。
之所以能够具备这样的能力，是因为与随网型机组相比，构网型机组的控制逻辑发生了根本性改变。它通过模拟同步发电机组转子运动方程，基于控制特性的映射等技术手段，对外呈现出电压源控制和自同步构网特性，直接控制输出电压幅值和相位，从而支撑电网频率和电压稳定，并对系统提供惯量及阻尼支撑，具备孤岛运行能力，适用于强度弱、惯量低的高比例新能源电力系统。
一个更易理解的比喻是，随网型与构网型机组的区别，如同普通火车的车厢与动车车厢的差异。普通火车车厢没有动力系统，而动车车厢既可以独立载客运行，也能够与其他动车、火车车厢组合。当火车拉载的车厢越来越多时，就需要提高动车车厢占比，以提供动力支持。
“不管是特高压，还是弱电网，在新能源占比较高的场景中构网技术都更适合。”杨志千进一步解释，“从技术底层特征来讲，只要是电源和电网相对强度发生变化的地方，都可以采用构网型机组。”
实践应用领航
虽然构网型风电机组目前仍很难在市场中占据主流，但国内外不少企业已经对其进行了研发布局。据了解，维斯塔斯基于双馈技术路线，已在英国和澳大利亚完成了构网型机组的一系列场站级仿真验证工作。我国风电企业开始将目光聚焦于构网型技术则是在2017年前后。当时，一些出口项目在国外遇到了高比例风电接入电网的挑战，却缺乏应对措施与技术储备。
实践出真知，构网型风机技术的探索与应用，金风科技先行一步。金风科技是国内最早布局构网型风机技术，行业内唯一完成从数字验证、单机验证到场级全过程系列化验证，且已实现构网型风机批量运行的整机企业。该公司用多年的深耕经验、充分的试验验证与扎实的实践领航，为解决“双碳”目标下风电发展面临的种种挑战开辟切实可行的新路径。
早在2017年，金风科技就进行构网型技术储备，2019年形成技术构型，2021年发布构网型机组1.0版本。2022年-2023年，金风科技进行多次构网型技术验证与仿真研究。为确保构网型风机运行稳定，金风科技进行了贯穿数字级、单机级及场站级的充分测试，数字验证采用超300种测试用例，进行700天以上单机验证、50余项故障穿越测试与型试测试及技术评估，进行超过500天的场站验证。
2023年9月27日，构网型风电技术迎来政策利好，国家能源局发布《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，提出支持构网型风电技术研发与工程示范，以大幅提升新能源大基地项目输电通道的安全稳定送电能力。
2023年10月17日，在2023北京国际风能大会暨展览会上，金风科技重磅发布构网型机组2.0产品，并获得北京鉴衡认证中心颁发的构网型机组产品技术评估符合证明。该产品为1.0产品的升级版，兼具更全面的技术优势与更明显的经济优势，为风电行业规模化、高质量发展提供有力支撑。
提高机组运行稳定性和电网友好性是金风科技的一贯追求，金风科技始终在研发领域长期投入，积极推动风机关键技术突破并打造范本，引领行业创新，为风电可持续发展注入源源不断的新动能，为构建更加绿色的零碳未来不懈努力。
场景决定成本
构网型技术的主要价值在于支撑电网稳定。这可分为几个维度，包括频率的稳定、电压的稳定、次同步振荡的抑制等。因此，目前整机商推出的构网型机组，需要同时考量应用场景需求与成本，并不能简单地归结为单一产品，而是一套有针对性的解决方案。
事实上，构网型机组的构网能力有深有浅，如果只是针对短路比适应性的提升，那么仅需采用最基本的构网型技术，在机组的控制系统上进行提升，并不需要大的功率性硬件的升级。该类方案可用在大基地特高压和深远海风电等场景，一定程度上解决由于安全稳定裕度所带来的弃风、弃光等问题，助力消纳比例的提升。因此，其不会对机组采购成本产生太大影响。
还有一些应用场景，除短路比适应性外，对频率稳定性、机组惯量、有功出力等提出要求，就需要为构网型机组配置储能模块。它的成本相对更高，但仍比单独配置其他储能设备拥有优势。
“要放在具体场景下看构网型机组的成本价值。并不是所有场景都需配置这种深度的构网型机组。如果一定要配储能，那就是在电网极弱或需要特别强频率支撑的情况下，这种情况即使风电机组不配储能模块，外部也需要单独去配储能设备。”杨志千表示。
河北建投康保“以大代小”风电平价示范项目，所采用的正是这种被称为PLUS版的构网型机组。据公开的中标信息显示，该项目17万千瓦的随网型风电机组中标单位报价为1720元/千瓦；3万千瓦构网型机组中标单位报价较前者高出一倍有余，达到3990元/千瓦。
据了解，该项目的构网型机组成本之所以高，一是配备了储能模块的构网型机组本身设备成本就高；二是其作为一个示范项目，分摊了一部分科研与试验投入成本。在构网型机组实现大规模应用后，仍有较大降本空间。
“一个项目到底需要配置几台构网型机组、几台随网型机组，必须结合实际情况来研究，并非全部采用构网型机组就一定更好。”杨志千向《风能》坦承，“构网型机组是解决当下和未来新能源高比例接入电网所面临的挑战的关键路径之一，但在不同场景下的配置方案和比例还需要更多、更大规模应用实践的验证。”