2023年10月16日-19日，2023北京國際風能大會暨展覽會（CWP2023）在北京如約召開。作為全球風電行業(yè)年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數(shù)千名國內(nèi)外參會代表共同參與的風能盛會，再次登陸北京，聚焦中國能源革命的未來。 

本屆大會以“構(gòu)筑全球穩(wěn)定供應鏈 共建能源轉(zhuǎn)型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發(fā)言、高峰對話、創(chuàng)新劇場以及關于“全球風電產(chǎn)業(yè)布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術(shù)發(fā)展前景”“國際風電市場發(fā)展動態(tài)及投資機會”“風電機組可靠性論壇”等不同主題的21個分論壇。能見App全程直播本次大會。

10月18日下午，陽光電源股份有限公司級聯(lián)產(chǎn)品線總監(jiān)孫偉在風電產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新論壇II上發(fā)表題為《大容量電網(wǎng)模擬器及拓展應用》的主題演講。

以下為發(fā)言全文：

各位來賓下午好，感謝給我們這個機會分享《大容量電網(wǎng)模擬器及拓展應用》。報告分四個部分：背景遇到新的需求和挑戰(zhàn)、新型電網(wǎng)模擬電源、技術(shù)拓展應用、總結(jié)。

電網(wǎng)模擬電源在新能源中有特定的用途，新能源發(fā)電主要是光伏、風電、儲能方面，主要是分為三類：一是功率從小到大，小的功率模擬電源可以放到機架上面，這種一般是低壓在500V以下，大部分用在小的組串光伏和戶用光伏另外。二是中功率，電壓在900V左右，大部分容量在1兆伏安以下。三是大容量電網(wǎng)模擬電網(wǎng)，主要是集裝箱的形式，它的容量是比較大的，電壓也比較高是10V/35KV。

為什么采用集裝箱的形式？主要是用在儲能電站和風電場，檢測機構(gòu)要用電網(wǎng)模擬器，接到電站測試機組能否滿足要求，測完成功之后需要把它給運到下一個現(xiàn)場，一般是做集裝箱的形式，方便移動的使用。

電網(wǎng)模擬電源的趨勢是支持更大的被測容量，風電機組容量也變的非常大，光伏和儲能領域也有單機大型化的趨勢。上個月陽光電源單機8.8MW逆變器落地投運，光伏功率一般都在4.5MW以下，8.8MW也是突破了限制。

正因為單機的容量變大之后，對于它的要求也越來越高，造成的挑戰(zhàn)是電源要移動，放集裝箱要有寬度和高度重量的限制，又需要單機容量的變大，這是一個矛盾的方面。

電網(wǎng)模擬電源用來模擬電網(wǎng)，但現(xiàn)在電網(wǎng)現(xiàn)在發(fā)生了非常多的變化，模擬電網(wǎng)的電源也要跟著變化。一個是高比例的可再生能源，綠色是風電裝機的比例，黃色是光伏的裝機比例。現(xiàn)在來說，已經(jīng)突破30%，電網(wǎng)呈現(xiàn)高比例可再生能源的特性。

右邊的圖新型儲能裝機，2021年是2.5mw，2022年7.3mw，今年上半年比去年整年到8.0mw。為了適應電網(wǎng)的復雜化，發(fā)電設備也要求具備更強的電網(wǎng)適應性，另外是要求變流器、逆變器需要更強的電網(wǎng)支撐性，不光要適應，也還要去支撐電網(wǎng)，為電網(wǎng)做貢獻。

科研領域?qū)τ陔娋W(wǎng)研究也在不斷的深入，比如說復雜電網(wǎng)刻劃和分析技術(shù)，逐漸從理論走向仿真，現(xiàn)在仿真和實測相結(jié)合，實測需要電網(wǎng)模擬電源的參與。電網(wǎng)越來越復雜，倒逼設備增強，也倒逼電網(wǎng)模擬器增強。

電網(wǎng)模擬電源使用拓展和決策要求的增加，傳統(tǒng)的電網(wǎng)模擬電源用戶群體，比如說像電科院、第三方檢測機構(gòu)，他們用電網(wǎng)模擬電源做測試之后發(fā)證，所以它相當于是裁判員手中的工具。現(xiàn)在除了傳統(tǒng)的檢測工具外，還有科研院所和設備廠家，比如說風電的整機廠家以及變流器設備制造廠家，他們也越來越多的去購買和使用電源做研發(fā)，使用的方式也發(fā)生了一些變化，傳統(tǒng)是可移動的，現(xiàn)在也在建一些基地固定使用。

電網(wǎng)模擬電源從裁判員手中的工具變成運動員手中的秤桿。電網(wǎng)模擬器要支撐前沿的研發(fā)，需要新型的電源具備幾個特征：一是達到超越普通的行標和國標測試要求的性能指標，傳統(tǒng)的檢測機構(gòu)按照國標來測，設備廠家要超越國標和行標的。二是新型的電源需要具備更加豐富和前沿的功能，也需要更強的條件適應性，研發(fā)測試不確定性條件會出現(xiàn)的概率更高，也需要電網(wǎng)模擬電網(wǎng)的制造商有更強技術(shù)的支持能力。

新型模擬電源要具備更高的輸出精度，這是我們做的控制算法改進。模擬電源輸出端國標要求25次，現(xiàn)在越來越多的廠家要求到50次，我們想50次斜坡的發(fā)生對調(diào)試要求很高。

頻率上去之后，IGP的損耗會成倍增加，新型模擬電源方式可以用PWM等效開關頻率，可以達到更高的精度。通過合適的算法，整個疊加出來輸入電壓，它保真度還是比較高的。最終輸出單管的頻率，可以低到500赫茲，比正常風電變流器、光伏逆變器的頻率還要低很多，所以損耗還是非常小的，精度可以達到0.3以內(nèi)。

新型的電網(wǎng)模擬電源有更高的諧波性，我在這里放3份檢測報告，黃色（PPT）是新型電網(wǎng)模擬器的數(shù)據(jù)，藍色是設定指標，灰色和橙色是傳統(tǒng)的電網(wǎng)模擬電源測出來結(jié)果。

間諧波設定在0.16，傳統(tǒng)波會下降一半以下，新型可以保持在0.16以上，而且精度還是在0.05的范圍內(nèi)。奇次諧波和偶次諧波，奇次諧波基本上電源保持在2.4左右，傳統(tǒng)的很差，偶次諧波是1.2%，所以新型的電源比傳統(tǒng)的電源要具備更多的優(yōu)勢。   

具備更強的故障發(fā)生能力，要求故障電壓的穿越能力是必備的選項，新的標準也在不斷的增強。一般現(xiàn)在要求兩次的低高連鎖，這邊放的是實測不對稱數(shù)據(jù)，其中有一項跌的更多一點。新型電源可以實現(xiàn)多次任意連鎖，能實現(xiàn)故障角度的指定，可以指定在哪一個角度上觸發(fā)電壓的跳變。

具備阻抗風壓設備的模擬功能。現(xiàn)在很多還是用阻抗風壓式的設備，它在跌落電壓的時候，不光是下降和上升，也伴隨相微的變化。這個可以通過軟件的方式模擬這樣的效果，也可以支持零穿、單相和兩相接地故障的模擬。

具備弱電網(wǎng)的模擬功能。在新的能標054測試規(guī)程修訂中，利用可調(diào)阻抗裝置和電網(wǎng)模擬裝置，測量風電機組的適應能力，如果不低于50可以正常運行，電網(wǎng)模擬電源可以支持虛擬阻抗的功能，從而達到角度比的測試，可以對線路的阻抗和裝置進行模擬，與真實阻抗相比非常的靈活，而且能節(jié)省測試時間和成本。

虛擬阻抗功能，已經(jīng)在并網(wǎng)當中應用，可以做到1.0，精度可以達到3%。可以實現(xiàn)相角跳變的功能，最新的31054也是產(chǎn)生相角跳變，風電機組也能正常運行，在小功率區(qū)間和大功率區(qū)間分別展開相角跳變的測試。

另外一個是阻抗掃描，它的帶寬非常高，電力電子設備的電流環(huán)和濾波器，可以增加風險。31054是利用電網(wǎng)裝置，測試風電機組在1.5赫茲到1000赫茲的阻抗，分別功率輸出在0.1、0.5開展。新型電源支持寬屏的分段掃描，每一段步長可以設置，不但支持掃描，而且支持阻抗特性的生成。

藍色是實測結(jié)果，紅色是仿真的結(jié)果，這兩者是相近的，所以并不能達到完全的替代。功率放大器功能，它是把仿真臺中建立復雜電網(wǎng)的模型，利用電網(wǎng)模擬電網(wǎng)進行放大，電網(wǎng)模擬電源可以實現(xiàn)很高的采樣速度、傳輸速度，可以把總延遲小到100毫秒內(nèi)。

支持構(gòu)網(wǎng)型測試，新型的支持網(wǎng)壓特性和阻抗特性的掃描，以及模擬弱網(wǎng)的運行，所以能夠適應構(gòu)網(wǎng)型的測試。

技術(shù)拓展應用，可以拓展全功率風電變流器，可以將機組容量加、電壓提升，也可以實現(xiàn)固定單元旁路的作用，可以提高可靠性。特別適用于海上大功率的機組，電壓提升到6000V中壓后，電流器可以離電機很遠，實現(xiàn)更加靈活的方式。

新能源發(fā)展對大容量的電網(wǎng)提出全新的角色需求，新型的模擬電源具備更高的性能和多種功能，逐漸成為前沿技術(shù)研究和開發(fā)的助力器，直連技術(shù)有望拓展到風電領域，謝謝大家。 

（根據(jù)演講速記整理，未經(jīng)演講人審核）