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。作為全球風電行業年度最大的盛會之一，這場由百余名演講嘉賓和數千名國內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“構筑全球穩定供應鏈 共建能源轉型新未來”為主題，將歷時四天，包括開幕式、主旨發言、高峰對話、創新劇場以及關于“全球風電產業布局及供應鏈安全”“雙碳時代下的風電技術發展前景”“國際風電市場發展動態及投資機會”“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產品線總監孫偉在風電產業技術創新論壇II上發表題為《大容量電網模擬器及拓展應用》的主題演講。

以下為發言全文：

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、新型電網模擬電源、技術拓展應用、總結。

電網模擬電源在新能源中有特定的用途，新能源發電主要是光伏、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。三是大容量電網模擬電網，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，檢測機構要用電網模擬器，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場，一般是做集裝箱的形式，方便移動的使用。

電網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。

電網模擬電源用來模擬電網，但現在電網現在發生了非常多的變化，模擬電網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。現在來說，已經突破30%，電網呈現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。為了適應電網的復雜化，發電設備也要求具備更強的電網適應性，另外是要求變流器、逆變器需要更強的電網支撐性，不光要適應，也還要去支撐電網，為電網做貢獻。

科研領域對于電網研究也在不斷的深入，比如說復雜電網刻劃和分析技術，逐漸從理論走向仿真，現在仿真和實測相結合，實測需要電網模擬電源的參與。電網越來越復雜，倒逼設備增強，也倒逼電網模擬器增強。

電網模擬電源使用拓展和決策要求的增加，傳統的電網模擬電源用戶群體，比如說像電科院、第三方檢測機構，他們用電網模擬電源做測試之后發證，所以它相當于是裁判員手中的工具。現在除了傳統的檢測工具外，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，使用的方式也發生了一些變化，傳統是可移動的，現在也在建一些基地固定使用。

電網模擬電源從裁判員手中的工具變成運動員手中的秤桿。電網模擬器要支撐前沿的研發，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，傳統的檢測機構按照國標來測，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，研發測試不確定性條件會出現的概率更高，也需要電網模擬電網的制造商有更強技術的支持能力。

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，現在越來越多的廠家要求到50次，我們想50次斜坡的發生對調試要求很高。

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。

新型的電網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）是新型電網模擬器的數據，藍色是設定指標，灰色和橙色是傳統的電網模擬電源測出來結果。

間諧波設定在0.16，傳統波會下降一半以下，新型可以保持在0.16以上，而且精度還是在0.05的范圍內。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，傳統的很差，偶次諧波是1.2%，所以新型的電源比傳統的電源要具備更多的優勢。   

具備更強的故障發生能力，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。一般現在要求兩次的低高連鎖，這邊放的是實測不對稱數據，其中有一項跌的更多一點。新型電源可以實現多次任意連鎖，能實現故障角度的指定，可以指定在哪一個角度上觸發電壓的跳變。

具備阻抗風壓設備的模擬功能。現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。

具備弱電網的模擬功能。在新的能標054測試規程修訂中，利用可調阻抗裝置和電網模擬裝置，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，而且能節省測試時間和成本。

虛擬阻抗功能，已經在并網當中應用，可以做到1.0，精度可以達到3%。可以實現相角跳變的功能，最新的31054也是產生相角跳變，風電機組也能正常運行，在小功率區間和大功率區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和濾波器，可以增加風險。31054是利用電網裝置，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。

藍色是實測結果，紅色是仿真的結果，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的模型，利用電網模擬電網進行放大，電網模擬電源可以實現很高的采樣速度、傳輸速度，可以把總延遲小到100毫秒內。

支持構網型測試，新型的支持網壓特性和阻抗特性的掃描，以及模擬弱網的運行，所以能夠適應構網型的測試。

技術拓展應用，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，實現更加靈活的方式。

新能源發展對大容量的電網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，逐漸成為前沿技術研究和開發的助力器，直連技術有望拓展到風電領域，謝謝大家。 

（根據演講速記整理，未經演講人審核）