内容概要:相较于美国等发达国家构网型风机技术及行业应用情况而言,目前我国构网型并网技术尚处于研发创新阶段,构网型风机产品国产制造应用能力较弱。
随着新型电力系统建设推进,我国构网型风机行业发展政策支持力度日益提升,构网型风机逐渐成为国内风电企业技术产品研发推进的关键,不少企业及研发机构已对其进行了研发布局,国内构网型风机行业技术积累不断加深,为产业发展及国家新型电网运行提供强有力支撑。
关键词:构网型风机、新能源电网、风电并网技术、构网型风机商业化应用一、构网型风机行业概述在风电等新能源电力逐渐由从属角色向主导角色转变过程中,沿用传统基于电压锁相环的跟网型并网控制技术(GFL)出现了一系列并网问题,促使市场各方加速寻找过渡时期并网技术应用新方案。
在此背景下,基于功率同步环的电网构造型并网控制技术(GFM)开始步入大众视野,市场研发应用不断增加。
从技术特性分析,构网型并网控制技术受控于电压源,可控制输出电压(包括幅值和相角),依靠功率同步环模拟同步机机电暂态完成并网。
因此,应用该项并网技术的风力发电机,即构网型风机,又可称为电压源型风机。
该种风机可通过模拟同步发电机组转子运动方程,对外呈现电压源控制和自同步电网特性,直接控制其输出电压幅值和相位,能支撑电网频率及电压稳定,并对系统提供惯量及阻尼支撑。
跟网型风机采用锁相环跟踪其交流母线电压的相位角从而保持与电网同步,呈现电流源特征,依赖于电网,必须并网运行,自身无法提供电压和频率支持,无法实现自治组网,适用于以同步机为主导的强电网环境,不能孤岛运行。
而构网型风机的控制逻辑已发生了根本性改变,具备孤岛运行能力,可以独立构建电网,能够在并网和单独运行两种方式中灵活切换,适用于强度弱、惯量低的高比例新能源电力系统。
简单来说,跟网型风机就像火车厢,具备载客能力,只能通过火车头进行牵引运行。
构网型风机则像动车车厢,每一节车厢都有动力系统,可以独立载客运行,也可以与其它动车车厢、火车厢组合载客运行。
当火车拉载的车厢越来越多时,为保障列车正常运行,就需要提高动力源的占比。
综合分析,构网型风机产品技术、成本优势均相当明显,可解决未来新型电力系统所面临的挑战,行业具有广袤发展和应用前景。
随着全球风电等新能源发电逐渐替代火/水电机组,使得大电网对新能源参与系统调频、调压、阻尼的需求日益迫切,相关构网控制策略加速面世,构网型风机行业也得以加速发展。
在我国,风电企业开始将目光聚焦于构网型技术是在2017年前后,主要原因在于,当时一些风电出口项目在国外遇到了比例风电接入电网的挑战,我国风电行业却缺乏应对措施与技术储备。
此后一至两年间,金风科技等国产风机企业逐渐完成了构网型风机的初步研究工作,在2019年前后相继形成整个技术构型,并在2021年前后提出了构网型风电机组的1.0版本。
二、中国构网型风机行业发展环境分析国家在“十四五”规划和2035年远景目标纲要中重点提到,要大力提升风力发电规模、有序发展海上风电,在“双碳”目标指引下,国内风电行业开始进入爆发式增长阶段。
据国家能源局发布的《2023年全国电力工业统计数据》显示,截至2023年12月底,我国新增风力发电装机总容量达7590万千瓦,全国风力发电装机累计容量约达4.4亿千瓦,同比增长20.7%,较2014年复合增长18.42%。
2024年1-2月,国内风力发电新增装机容量为989万千瓦,同比增加405万千瓦,全国风电累计装机总容量约达4.5亿千瓦,同比增长21.3%。
“双碳”目标驱动下,我国风力发电装机容量增长,风电发电量占国内发电总量比例日益提升。
据国家统计局数据显示,2023年,我国风电发电总规模达8090.5亿千瓦小时,同比增长17.81%,占国内电力业发电总量比例达8.56%,较上年末提高了0.79个百分点;2024年第一季度,全国风力发电总量达2419.4亿千瓦小时,同比增长11%,占国内电力业发电总量比例达10.81%,较上年末提高了2.26个百分点。
2018年至2024年3月,我国风力发电规模增速远高于国家电力产业增速,风电在全国电力能源中占比已提升了6.27个百分点。
风电在国家能源结构调整中扮演的角色越来越重要。
照此发展趋势,未来,全球风电等新能源电力占比将持续提升,各国以新能源为主体的新型电力系统工程的建设推进也愈加重要,将为风电产业细分市场带来广袤发展空间。
注:本文节选出自智研咨询发布的《2024年中国构网型风机行业发展现状分析:相关技术研发及应用测试加速推进,持续推动产业商业化落地[图]》行业分析文章,如需获取行业文章全部内容,可进入智研咨询官网搜索查看。
智研咨询发布的《2024年中国构网型风机行业商业化进展及市场前景分析报告》依据国家统计局、政府机构、行业协会发布的权威数据,结合深度调研数据、专家反馈数据、内部运营数据等全域数据的收集与分析,提升客户的商业决策效率。
本报告对中国构网型风机行业现状与市场做了深入的调查研究,并根据行业的发展轨迹对未来的发展前景与趋势作了审慎的判断,为投资者寻找新的市场投资机会,进入构网型风机行业投资布局提供了至关重要的决策参考依据。
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