2024年中國構網(wǎng)型風機行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析：相關技術研發(fā)及應用測試加速推進，持續(xù)推動產業(yè)商業(yè)化落地[圖]

內容概要：相較于美國等發(fā)達國家構網(wǎng)型風機技術及行業(yè)應用情況而言，目前我國構網(wǎng)型并網(wǎng)技術尚處于研發(fā)創(chuàng)新階段，構網(wǎng)型風機產品國產制造應用能力較弱。隨著新型電力系統(tǒng)建設推進，我國構網(wǎng)型風機行業(yè)發(fā)展政策支持力度日益提升，構網(wǎng)型風機逐漸成為國內風電企業(yè)技術產品研發(fā)推進的關鍵，不少企業(yè)及研發(fā)機構已對其進行了研發(fā)布局，國內構網(wǎng)型風機行業(yè)技術積累不斷加深，為產業(yè)發(fā)展及國家新型電網(wǎng)運行提供強有力支撐。

關鍵詞：構網(wǎng)型風機、新能源電網(wǎng)、風電并網(wǎng)技術、構網(wǎng)型風機商業(yè)化應用

一、構網(wǎng)型風機行業(yè)概述

在風電等新能源電力逐漸由從屬角色向主導角色轉變過程中，沿用傳統(tǒng)基于電壓鎖相環(huán)的跟網(wǎng)型并網(wǎng)控制技術（GFL）出現(xiàn)了一系列并網(wǎng)問題，促使市場各方加速尋找過渡時期并網(wǎng)技術應用新方案。在此背景下，基于功率同步環(huán)的電網(wǎng)構造型并網(wǎng)控制技術（GFM）開始步入大眾視野，市場研發(fā)應用不斷增加。

從技術特性分析，構網(wǎng)型并網(wǎng)控制技術受控于電壓源，可控制輸出電壓（包括幅值和相角），依靠功率同步環(huán)模擬同步機機電暫態(tài)完成并網(wǎng)。因此，應用該項并網(wǎng)技術的風力發(fā)電機，即構網(wǎng)型風機，又可稱為電壓源型風機。該種風機可通過模擬同步發(fā)電機組轉子運動方程，對外呈現(xiàn)電壓源控制和自同步電網(wǎng)特性，直接控制其輸出電壓幅值和相位，能支撐電網(wǎng)頻率及電壓穩(wěn)定，并對系統(tǒng)提供慣量及阻尼支撐。

跟網(wǎng)型風機采用鎖相環(huán)跟蹤其交流母線電壓的相位角從而保持與電網(wǎng)同步，呈現(xiàn)電流源特征，依賴于電網(wǎng)，必須并網(wǎng)運行，自身無法提供電壓和頻率支持，無法實現(xiàn)自治組網(wǎng)，適用于以同步機為主導的強電網(wǎng)環(huán)境，不能孤島運行。

而構網(wǎng)型風機的控制邏輯已發(fā)生了根本性改變，具備孤島運行能力，可以獨立構建電網(wǎng)，能夠在并網(wǎng)和單獨運行兩種方式中靈活切換，適用于強度弱、慣量低的高比例新能源電力系統(tǒng)。

簡單來說，跟網(wǎng)型風機就像火車廂，具備載客能力，只能通過火車頭進行牽引運行。構網(wǎng)型風機則像動車車廂，每一節(jié)車廂都有動力系統(tǒng)，可以獨立載客運行，也可以與其它動車車廂、火車廂組合載客運行。當火車拉載的車廂越來越多時，為保障列車正常運行，就需要提高動力源的占比。綜合分析，構網(wǎng)型風機產品技術、成本優(yōu)勢均相當明顯，可解決未來新型電力系統(tǒng)所面臨的挑戰(zhàn)，行業(yè)具有廣袤發(fā)展和應用前景。

隨著全球風電等新能源發(fā)電逐漸替代火/水電機組，使得大電網(wǎng)對新能源參與系統(tǒng)調頻、調壓、阻尼的需求日益迫切，相關構網(wǎng)控制策略加速面世，構網(wǎng)型風機行業(yè)也得以加速發(fā)展。在我國，風電企業(yè)開始將目光聚焦于構網(wǎng)型技術是在2017年前后，主要原因在于，當時一些風電出口項目在國外遇到了比例風電接入電網(wǎng)的挑戰(zhàn)，我國風電行業(yè)卻缺乏應對措施與技術儲備。此后一至兩年間，金風科技等國產風機企業(yè)逐漸完成了構網(wǎng)型風機的初步研究工作，在2019年前后相繼形成整個技術構型，并在2021年前后提出了構網(wǎng)型風電機組的1.0版本。

二、中國構網(wǎng)型風機行業(yè)發(fā)展環(huán)境分析

國家在“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要中重點提到，要大力提升風力發(fā)電規(guī)模、有序發(fā)展海上風電，在“雙碳”目標指引下，國內風電行業(yè)開始進入爆發(fā)式增長階段。據(jù)國家能源局發(fā)布的《2023年全國電力工業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)》顯示，截至2023年12月底，我國新增風力發(fā)電裝機總容量達7590萬千瓦，全國風力發(fā)電裝機累計容量約達4.4億千瓦，同比增長20.7%，較2014年復合增長18.42%。2024年1-2月，國內風力發(fā)電新增裝機容量為989萬千瓦，同比增加405萬千瓦，全國風電累計裝機總容量約達4.5億千瓦，同比增長21.3%。

“雙碳”目標驅動下，我國風力發(fā)電裝機容量增長，風電發(fā)電量占國內發(fā)電總量比例日益提升。據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2023年，我國風電發(fā)電總規(guī)模達8090.5億千瓦小時，同比增長17.81%，占國內電力業(yè)發(fā)電總量比例達8.56%，較上年末提高了0.79個百分點；2024年第一季度，全國風力發(fā)電總量達2419.4億千瓦小時，同比增長11%，占國內電力業(yè)發(fā)電總量比例達10.81%，較上年末提高了2.26個百分點。2018年至2024年3月，我國風力發(fā)電規(guī)模增速遠高于國家電力產業(yè)增速，風電在全國電力能源中占比已提升了6.27個百分點。風電在國家能源結構調整中扮演的角色越來越重要。照此發(fā)展趨勢，未來，全球風電等新能源電力占比將持續(xù)提升，各國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)工程的建設推進也愈加重要，將為風電產業(yè)細分市場帶來廣袤發(fā)展空間。

近幾年來，中央及地方有關部門頒布的系列能源政策中，均重點提到要集中優(yōu)勢力量精準攻克構網(wǎng)型風機、500kV電壓等級超高壓直流海纜/低頻高壓送出系統(tǒng)、大功率（15MW級以上）海上風電變流器技術等一批核心技術，支持構網(wǎng)型風電、構網(wǎng)型光伏發(fā)電、構網(wǎng)型儲能、新能源低頻組網(wǎng)送出等技術研發(fā)與工程示范建設。政策指出，要依托儲能、構網(wǎng)控制、虛擬同步機等技術的創(chuàng)新突破，使得煤電等傳統(tǒng)電源逐漸轉型為系統(tǒng)調節(jié)性電源，風電等新能源項目普遍具備可靠電力支撐、系統(tǒng)調節(jié)等重要功能，使之逐漸成為國家發(fā)電量結構中的主體電源和基礎保障性電源。在政策驅動下，構網(wǎng)型技術成為行業(yè)熱議話題，我國構網(wǎng)型風機行業(yè)將迎來技術攻關研究投入爆發(fā)式增長階段，市場示范性應用測試將不斷增多，同時，隨著國家電網(wǎng)改造升級及配套電網(wǎng)建設工程加速推進，構網(wǎng)型風機有望逐步替代現(xiàn)有的跟網(wǎng)型風機應用，行業(yè)規(guī)模將持續(xù)擴容。

相關報告：智研咨詢發(fā)布的《2024年中國構網(wǎng)型風機行業(yè)商業(yè)化進展及市場前景分析報告》

三、中國構網(wǎng)型風機行業(yè)發(fā)展情況分析

相較于美國等發(fā)達國家構網(wǎng)型風機技術及行業(yè)應用情況而言，目前我國構網(wǎng)型并網(wǎng)技術尚處于研發(fā)創(chuàng)新階段，構網(wǎng)型風機產品國產制造應用能力較弱。隨著新型電力系統(tǒng)建設推進，我國構網(wǎng)型風機行業(yè)發(fā)展政策支持力度日益提升，構網(wǎng)型風機逐漸成為國內風電企業(yè)技術產品研發(fā)推進的關鍵，不少企業(yè)及研發(fā)機構已對其進行了研發(fā)布局，國內構網(wǎng)型風機行業(yè)技術積累不斷加深，為產業(yè)發(fā)展及國家新型電網(wǎng)運行提供強有力支撐。如2022年8月5日，由浙江大學申請且已獲授權的專利“海上風電二極管整流單元送出系統(tǒng)的構網(wǎng)型風機控制方法”，是一種對構網(wǎng)型風機的控制具有指導作用，通用性強，適用于多種海上風電經(jīng)DRU并網(wǎng)系統(tǒng)，無需附加額外設備，能夠降低工程造價，在實際工程中有巨大的應用價值的控制方法；2023年3月3日，由內蒙古電力（集團）有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司申請的專利“基于自適應功率校正補償?shù)臉嬀W(wǎng)型風機控制方法”，可適用于構網(wǎng)型風機并網(wǎng)系統(tǒng)控制參數(shù)對電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析，通過矯正風機并網(wǎng)點電壓的電壓目標值，提高暫態(tài)電壓，當網(wǎng)側發(fā)生短路時起電壓支撐作用。

由于構網(wǎng)型風機涉網(wǎng)性能測試方案、相關標準空缺，嚴重制約了構網(wǎng)型風機的發(fā)展。為了確保構網(wǎng)型風機測試工作順利開展，早在2022年，國網(wǎng)新疆電科院新型電力系統(tǒng)研究所便聯(lián)合金風科技有限公司成立了構網(wǎng)型風機測試專項小組，有序開展構網(wǎng)型風機測試準備工作，針對構網(wǎng)型風機測試內容、現(xiàn)存的問題，確定了“測試方案—現(xiàn)場實測—半實物仿真-標準制定”的技術路線，并制定了先開展單機測試，確定構網(wǎng)型風機涉網(wǎng)性能后再開展整站測試的測試計劃。于2023年6月28日啟動了首臺構網(wǎng)型風機測試，為國內構網(wǎng)型風機應用落地奠定了基礎。

近兩年來，隨著風電企業(yè)在構網(wǎng)技術領域研發(fā)投入增加，行業(yè)技術不斷突破升級，相關技術產品在陸上風電項目及海上風電項目的應用測試工作也加速推進，金風科技、明陽智能等構網(wǎng)型風機領先研究企業(yè)的研究計劃正加速從理論研究階段過渡至實驗測試階段。國內構網(wǎng)型風機規(guī)模化應用實現(xiàn)工作正在加速推進。

近年來，我國構網(wǎng)型風電技術理論研究日益成熟，各企業(yè)及研究機構對構網(wǎng)型風電技術的研究逐漸進入應用實測階段，國內各地區(qū)構網(wǎng)型風機及相關技術服務公開招標需求不斷增加。如2023年3月，浙江大學發(fā)布公告，用200萬元公開招標采購構網(wǎng)型風機變流器試驗技術服務；2023年8月，康保建投扶農新能源有限責任公司發(fā)布公告，為河北建投康保“上大壓小”風電平價示范項目公告招標采購構網(wǎng)型風力發(fā)電機組設備及附屬設備；2023年10月，中國三峽建工（集團）有限公司發(fā)布公告，公開招標采購18MW級構網(wǎng)型相變冷卻海上風電變流器及相關技術服務。其中，河北建投康?！吧洗髩盒　憋L電平價示范項目招標采購的5臺構網(wǎng)型風機已于2023年12月正式并網(wǎng)運行，成為我國首個商業(yè)運行的構網(wǎng)型風機組。

結合市場發(fā)展整體情況分析，目前我國構網(wǎng)型風機行業(yè)已進入研發(fā)與工程示范建設階段。但由于構網(wǎng)型風電技術實測研究較少，實際應用中還存在許多問題，因此，我國構網(wǎng)型風機行業(yè)離正式進入大批量商業(yè)應用階段還有一段距離。

四、中國構網(wǎng)型風機行業(yè)競爭格局

近年來，隨著能源結構的不斷調整，我國風電整機行業(yè)的發(fā)展受到了政府政策的支持，對關乎風電整機行業(yè)的諸多領域均有實質性的調整，使得行業(yè)發(fā)展步伐加快，產業(yè)發(fā)展勢頭日益強勁。據(jù)不完全統(tǒng)計，2023年國內風電市場中標再創(chuàng)新高，全國風電整機商共計中標697個項目累計106.9GW風機采購（含國際項目、不含框采），較上一年度增長約20%。其中，遠景能源中標最多，超24GW；金風科技中標超18GW，兩家公司中標量與上一年度相比變動不大。另外，執(zhí)行低價戰(zhàn)略的運達股份和三一重能在2023年也收獲頗豐，運達股份中標超17GW排在第三，三一重能也超過了13GW，兩家企業(yè)上一年度中標分別只有5.6GW和6.7GW。

根據(jù)當前發(fā)展情況分析，風力發(fā)電項目對風機本身的可靠性要求越來越高，產品質量風險和開發(fā)難度越來越大，因此行業(yè)競爭情況將日益白熱化。值得注意的是，隨著《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍皮書》《關于新形勢下配電網(wǎng)高質量發(fā)展的指導意見》等政策發(fā)布，遠景能源、金風科技、運達股份、中國科技集團、中國南方電網(wǎng)、中國能源投資集團等國產風機領先企業(yè)，都不約而同地加大了對構網(wǎng)型技術及相關風機產品的研發(fā)創(chuàng)新力度，加速積攢市場競爭實力。

例如遠景能源有限公司（以下簡稱“遠景能源”），該公司作為我國風電領域內率先將目光聚焦在構網(wǎng)型風機技術的企業(yè)之一，早在遠景能源第七屆技術高峰論壇上，遠景能源便已重磅推出“1+4”構網(wǎng)型全棧解決方案。目前，遠景能源的“1+4”構網(wǎng)型全棧解決方案，并不是停留在紙面的理論研究，已在多個商業(yè)化項目中有所實踐。例如，在鄂爾多斯零碳產業(yè)園區(qū)，遠景能源打造了風光儲的構網(wǎng)型基地示范工程，包括構網(wǎng)風機30MW、構網(wǎng)儲能10MW/20MWh，光伏600kWp及負荷20MW，能夠實現(xiàn)整個源網(wǎng)荷儲系統(tǒng)的離網(wǎng)長時間運行、并網(wǎng)/離網(wǎng)無縫切換與黑啟動，在實際運行中完成實驗認證與示范帶動作用。

此外，禾望電氣也堅持以市場需求為導向，以技術研發(fā)為驅動，通過新產品推出、現(xiàn)有產品迭代以及借助產業(yè)鏈上下游延伸，實現(xiàn)公司的持續(xù)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2023年，禾望電氣研發(fā)投入資金達3.22億元，同步增長52.81%。在風力發(fā)電方面，禾望電氣專注于電網(wǎng)適應性研究和未來新機型研發(fā)，風電機組轉矩跟蹤、電能質量、電網(wǎng)適應性、高低壓穿越和海上風電等解決方案，主要產品包括風電變流器、變槳控制系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、多功能模擬裝置以及遠程智能運維系統(tǒng)等。

例如，在構網(wǎng)型風機領域，禾望電氣自2021年起，與國際知名機構DNV展開合作，參與了歐盟Horizon 2020支持的科研項目Wingrid，在主流風電整機企業(yè)的支持下，于荷蘭阿納姆的DNV數(shù)字測試實驗室順利開展了一系列針對構網(wǎng)型變流器的前沿性研究和檢測工作。合作項目基于機電和電磁聯(lián)合仿真控制器硬件在環(huán)（ChiL）測試平臺（包括實時數(shù)字仿真系統(tǒng)、Bladed®系統(tǒng)、風機PLC控制器和變流控制器硬件等），將經(jīng)過驗證的機械模型與實時電氣模型和控制器硬件結合起來，用于在各種電網(wǎng)和風力條件下對構網(wǎng)型變流器及風機系統(tǒng)的測試、驗證。

五、構網(wǎng)型風機行業(yè)發(fā)展趨勢

構網(wǎng)型風機技術能夠主動感知電網(wǎng)擾動，主動響應和主動支撐，規(guī)避安全風險，可有效提高地區(qū)新能源消納能力和電網(wǎng)供電質量。因此，隨著新能源發(fā)電技術不斷發(fā)展和應用，國家新型能源電網(wǎng)建設加快推進，構網(wǎng)型風機的重要性將日益凸顯。為促進新能源產業(yè)健康發(fā)展，未來國家必將加大新能源產業(yè)及相關裝備制造業(yè)的政策支持力度。在此驅動下，我國對國內企業(yè)構網(wǎng)型風機產品測試實驗項目的支持力度將不斷增強，國內構網(wǎng)型風機應用測試工作必將加速推進。此外，隨著因各方企業(yè)各自為戰(zhàn)導致的“構網(wǎng)型技術的研究方向失焦且不夠成熟，普遍停留在部件或單機層面”問題日益突出，國內外權威機構將聯(lián)合技術研發(fā)先進企業(yè)，加快制定、完善構網(wǎng)型技術標準，構網(wǎng)型風機行業(yè)相關技術領域標準制度將日益完善，行業(yè)將逐步邁入健康高速發(fā)展階段。

以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢（yhcgw.cn）發(fā)布的《2024年中國構網(wǎng)型風機行業(yè)商業(yè)化進展及市場前景分析報告》。智研咨詢是中國領先產業(yè)咨詢機構，提供深度產業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業(yè)咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號，每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。