为什么新型电力系统更需要构网型SVG？

关注电力的朋友，这两年肯定没少刷到一个词——构网型SVG。

确实，作为电网稳压的“高手”，它的应用范围越来越广了。从青藏高原到三湘四水，许多地方都有它在“镇场子”。

这到底是个什么设备？今天我们就来揭开它神秘的面纱。

01

电网里，不止一种“力量”

有功功率和无功功率，大家是不是听头条君念叨很多次了？没错，要搞明白构网型SVG，还得从这“哥俩”说起。

有功功率：正儿八经做功，将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的功率，可以转动电机、点亮灯泡。

无功功率：建立和维持磁场。不直接干活，但没它不行。

就好比一艘船在海面上行驶，需要动力和浮力。

有了动力，轮船才能抵达目的地；

有了浮力，轮船才能浮在海面上，二者缺一不可。

有功功率像是动力，无功功率则像是浮力。

无功功率多了或者少了，会导致电网电压不稳定。

目前，有一种很重要的维持电网稳定的技术，叫无功补偿，主打一个多退少补——

电压往下掉时→增加无功功率，把电压顶回来；

电压往上飙时→减少无功功率，把电压压回去。

02

哪些技术可以进行无功补偿？

目前，无功补偿的技术路线主要有以下几种——调相机（SC）、静止无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（SVG）。

我们来一场“华山论剑”。

调相机（Synchronous Condenser，SC）

调相机，是个什么机？

调相机的运作原理是通过调节自身无功功率输出状态，与电网进行无功功率交换，平衡电网无功功率，保持系统电压稳定。

在电网运行过程中，电压的相位有时会比电流相位超前，有时会比电流相位滞后。调相机可以通过注入或吸收无功功率，稳定系统电压、相角，同时在系统发生短路或负荷突变造成电压、频率突变时，通过机械转动惯量，提供强大的暂态电压支撑和短路容。

调相机内部结构示意图。

静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）

静止无功补偿器成套装置。 国网电科院（南瑞集团）中电普瑞供图

相较于需要旋转才能工作的调相机，SVC的工作状态就“平静”多了。

SVC是电力电子设备，通过晶闸管控制电容器。当电压低了，它接通电容器发出无功功率；电压高了，它接通电抗器吸收无功功率。但它的调节是阶梯式的，精度、容量有限，不能像调相机一样在系统短路等情况下提供惯量支撑，响应速度也有一定延迟。

静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）

SVG的全称是Static Var Generator，中文名称是静止无功发生器。它本质上是一台基于IGBT（绝缘栅双极晶体管）等全控器件的电力电子装置，能吞吐无功功率，稳住系统电压。

构网型SVG。

SVG采用IGBT进行电容控制，有两种运行模式。

一种是跟网型，核心在跟。它需要一套叫锁相环的系统盯着电网的节奏，追踪电网电压相角，实现与电网的同步。这套被动跟踪的机制使得它会跟随电网参数的变化而变化，这就导致在电网出现短路等情况时，它也会随着电网参数的恶化而恶化，不能提供主动支撑。发生极端情况时，它还会脱网自保。

在新能源大规模接入、电网形态更加复杂的背景下，SVG的另一种运行模式——构网型SVG，登场了。

03

构网型，“构”出了什么？

构网型技术又称构网型控制（Grid-forming Control）。之前咱们解释过构网型技术是什么→【构网型技术，“构”的是一张电网吗？】，今天我们来复习一下。

简单来说，它是一种可以将电力电子设备“伪装”成不依赖外部电网、能够主动响应、输出电压与频率的独立电源的技术。

构网型设备中的变流器或逆变器能够模拟同步发电机的物理机理，瞬时响应，在电网有需要时主动“拉一把”，“构”出惯量、电压和频率，提供数倍于额定的电流，为电网提供惯量支撑、电压支撑，提高系统阻尼水平，抑制宽频振荡，增强系统稳定性。

首先，相比跟网型设备，构网型设备主动、有“担当”，更独立。

就拿今天的主角构网型SVG来说，将自己“伪装”成独立电源后，哪怕系统电压发生突变，也能够维持自身电压源特性不变，为系统提供一个“自然、瞬时”的同步无功电压支撑，适用场景更丰富。

其次，构网型SVG能减少“最小开机”容量。

过去，为了维持电压稳定，一些常规发电机组（比如火电、水电）需要“保底运行”，不能随便停机，造成了一定的资源浪费。而构网型SVG可以主动支撑电压，有了它，那些为保障稳定不得不运行的常规机组就可以“歇一歇”，选择合适时机停机。

更重要的是，构网型SVG还能帮新能源“送出去”。

在特高压直流输电过程中，如果电压不稳，特高压直流输电通道就无法全速送电。而构网型SVG在受端落地，稳住了电压，电就可以放心“奔跑”，也就提高了新能源外送效率。此外，电网中的功率振荡等问题会让电力传输发生“颠簸摇晃”，严重时，电网系统会自动切掉部分新能源来“自保”。但有了构网型SVG，通过内部算法，能模拟传统发电机的惯性，主动“稳住”这些“摇晃”，显著抑制振荡。这样一来，新能源就能更稳定地并网。

04

构网型SVG为啥成了“顶流”？

近年来，构网型SVG在电力系统中被广泛应用，堪称维持电网稳定的“顶流”选手。

原因很简单：电网变了。

过去的电网，火电、水电占比高，它们的同步发电机组转子质量大，转动惯量大，可以储存动能，在电力系统频率发生波动时，能够抑制频率变化，是维持电网频率稳定、防止频率崩溃的关键“天然屏障”。

如今，新能源的变流器普遍缺乏物理旋转部件，电力电子设备占比越来越高。这就带来了两个新问题：

电网惯量变小了，系统抵抗冲击的“肌肉”变薄了。

新能源出力具有随机性、间歇性与波动性，系统功率实时平衡的难度更大了。

这时候，轻巧、智能、主动、敏捷的构网型SVG就闪亮登场了。

05

哪里是构网型SVG的“主战场”？

在这些场景中，构网型SVG都能够大展身手。↓↓↓

大型城市电网“电源空心化”场景

我国经济大省的中心城市负荷增长迅猛，外受电比例高，“电源空心化”（本地电源支撑能力不足，电力供应高度依赖外部输入）问题日益凸显，电网暂态电压支撑能力不足。

电网末端新能源高比例并网场景

在远距离输电场景中，电源距离受电负荷中心较远时，电力传输过程中无功损耗加大，电网末端无功电压支撑能力不足。

偏远地区、海岛等薄弱电网场景

大电网不能直达，只能靠自身发电、孤网运行，抗风险能力弱，需要支撑。

目前，构网型SVG已在全国多地落地，成为对电网更友好的无功补偿解决方式。

湖南电网源、荷呈逆向分布，负荷中心支撑电源少，动态无功支撑能力不足。今年5月，全国66千伏单体容量最大的构网型SVG在湖南株洲500千伏云田变电站投产。构网型SVG投产后，可提升电网故障瞬时电压“稳控能力”、火电调峰及常规机组开机“减负能力”、新能源“消纳能力”。

成都电网电力对外依存度超80%，存在电网电源“空心化”问题，负荷中心动态无功支撑能力不足。2024年6月，成都500千伏广都、玉堤变电站的构网型SVG项目投产，具备全国最高接入电压等级、最快调压响应速度、最强过载能力及最复杂控制策略，其7.5倍超强过载能力可有效帮助电压恢复，保障电网安全稳定运行，助力迎峰度夏期间德宝直流满功率300万千瓦为四川送电。

西藏电网主力电源主要分布于东南部，电源距离负荷中心较远，电力传输过程中无功损耗加大，电网末端无功电压支撑能力不足。西藏当雄、萨嘎、加木站带超容构网型SVG工程首次采用电网侧带超容装置、高海拔IGBT（绝缘栅双极晶体管）元器件。该工程于2024年11月投产。那曲电网受电能力从9.5万千瓦提升至11.5万千瓦，阿里电网受电能力从8万千瓦提升到10万千瓦，新能源并网接纳能力提升约2.9万千瓦。

从传统机组的硬扛，到跟网型SVG的“被动跟随”，再到构网型SVG的“主动构网”，更敏捷、更无感、更智能……电力稳压技术正经历着一次又一次静悄悄的进化。

灯光点亮城城市

空调送来清凉

工厂机械轰鸣

机房算力运转

不断升级的电网技术

助力经济社会绿色发展

守护着我们奔向未来