国网海上风电并网技术实验室-深耕前沿技术研发 支撑海上风电高效并网

●团队名称 国家电网公司海上风电并网技术实验室

●获批时间 2022年

●攻关方向 风机主动支撑、风电汇集送出、源网协同消纳与安全稳定控制等关键技术

●团队成果 承担海上风电相关国家重点研发计划、国际合作等项目17项，相关成果获得省部级及以上科技奖励22项，其中包括国家科学技术进步奖3项。团队出版专著4部，发表高水平论文200余篇，获得国家发明专利授权220余项;主导编制海上风电并网领域相关标准48项，形成了“风机控制—风场送出—电网消纳”标准簇，牵头制定海上风电柔性直流并网、新能源惯量等国际标准9项。

7月13日，在国家电网公司海上风电并网技术实验室，技术人员罗飞紧盯屏幕，实时监测海上风电预测预警系统运行状态。屏幕界面不时出现智能告警弹窗，推送新能源电量消纳、电网运行安全预警信息等内容。该系统由海上风电并网技术实验室牵头研发，将海上风电预测颗粒度细化至单机层级，构建起“省级、地市级、风电场级、机组集群级、单机级”五级一体化的海上风电功率预测体系。在此基础上，该系统融合了负荷预测数据，具备风电电量消纳预警、电网供需平衡预警等功能，能够帮助调度人员提前甄别新能源电量消纳堵点、排查电网运行薄弱环节，实现海上新能源发电精准预测、问题提前预警。

2022年，国家电网公司海上风电并网技术实验室获批成立，前身为2012年建立的江苏电力科学研究院海上风电技术实验室，现有专业技术人员26名。实验室采用“一中心+一基地”布局：设有南京研究中心，主要开展基础理论研究、前沿技术攻关、应用技术研究;建设大丰试验基地，开展现场涉网检测等新型并网技术实证，形成了一批高质量的技术成果。

抑制柔性直流高频振荡风险

大规模海上风电项目并网后，其间歇性与波动性特征会给整个电力系统的稳定运行带来挑战。针对这一难题，2018年起，海上风电并网技术实验室从柔性直流并网和主动支撑技术入手，提出了一系列解决方案。

“我们自主研发了风电并网动模实验平台，精准模拟兆瓦级风机的运行特性。同时，实验室还构建了全要素多尺度仿真系统，可以模拟海上风电接入电网的运行控制特性。”实验室副主任李强介绍。

亚洲首个采用柔性直流技术的海上风电项目——江苏如东海上风电柔性直流输电工程是风电并网动模实验平台的“试金石”。该工程设计容量110万千瓦。2020年，工程开工时，国内没有任何类似调试经验可参考。实验室成员提前介入，开展大量仿真分析，完成了工程风电消纳、运行特性、故障穿越等专项研究。

2021年10月，工程在调试过程中出现2000～2500赫兹高频振荡，若不及时解决可能影响投运。实验室联合设备厂家深挖振荡原因，开展振荡机理分析，设计并充分验证了自适应抑制策略，保障了工程顺利投运。

目前，实验室正在建设海上风电集中并网控制器硬件在环仿真平台，帮助技术人员提前研判新能源大规模接入可能引发的电网振荡风险，持续守护电网安全稳定运行。

保障千万千瓦级海上风电并网

江苏沿海风能资源丰富。2021年，我国第一个千万千瓦级海上风电基地就建在这里。问题随之而来：海上风电发了出来，怎样才能稳定可靠地送到千家万户?

海上风电场离岸远近不一、规模不同，没有一种输电方式能适用于所有场景。海上风电并网技术实验室成员查阅了大量文献，针对不同输电方式逐一建立仿真模型，经过数百次对比计算，提出根据离岸距离和装机容量灵活选择的并网方案：离岸近、容量小的风电场适合交流并网，离岸远、容量大的则更适合低频或柔直输电并网。

依据这一原则，实验室建立了风电低频输电试验系统，使电流频率由50赫兹降低为原来的三分之一后再传输，将电能传输能力提升三倍。实验室还研发了适应高湿盐雾环境的移动式低频击穿检测装置和大功率无功补偿性能检测装置，精准测试风机无功调节能力，把好海上风电“入网关”。2022年，实验室成果“我国首个千万千瓦级海上风电友好并网运行关键技术及装备”获得中国电机工程学会电力科学技术进步奖一等奖。

电网发电、用电需保持瞬时平衡，否则用电频率会偏移，影响电网安全运行。海上风电装机容量占比增大后，风机也需具备调频能力。海上风机单机容量大、叶片长，在调频过程中会触发风机机械部分大幅动作，引起疲劳损伤，难以常态化参与调频控制。

“我们从2008年开始研究陆上风机，到2015年转向更复杂的海上风机，经过多年反复优化，终于在2020年提出了‘变速—变桨协调控制技术’。”国网首席专家、海上风电并网技术实验室分管负责人李群介绍，“这一技术突破了以往风电机组单纯靠变桨控制来调频的方式，通过变速、变桨控制‘两条腿走路’的方法，克服了风机常态化调频控制与疲劳损伤相互制约的难题。”该技术已在我国东南沿海多个风电场应用，实现稳定运行。

为新能源装上并网稳定器

4月17日，由我国自主研发的首台新能源并网稳定器在盐城市大丰区投运。这标志着我国在深远海风电规模化送出、高比例新能源电网安全运行领域攻克了关键技术瓶颈。

随着我国能源结构转型步伐加快，风电、光伏发电等新能源装机容量占比大幅攀升。预计“十五五”时期，江苏新能源装机规模将达到1.72亿千瓦，占比超过50%。然而，与传统火电、水电相比，新能源发电存在稳定性弱、易受干扰等短板。

“既然新能源缺少惯量支撑，那我们就给它加上去。”实验室主任刘建说。2025年6月，实验室联合东方电机有限公司组建攻关团队，借鉴同步发电机的转动惯量优势，确定了“电动机—发电机”双机组技术路径：由新能源发电驱动电动机，电动机再带动发电机发电。这样如同为新能源装上“稳定器”，让绿电稳定送出。攻关团队现场负责人汪成根带领成员研制出针对海上风电的并网稳定器。该设备安装在海上风电集群并网升压站内，可实现海上风电稳定并网。运行数据显示，该设备能够隔离电气故障的相互影响，大幅提升电网的安全性。

当前，国网江苏省电力有限公司已启动百兆瓦级的新能源并网稳定器研发，攻关新能源稳定性弱、波动性大的并网难题，为深远海风电、“沙戈荒”新能源基地等场景提供可靠的并网方案。