中國南方電網新能源電壓控制專利獲中國專利金獎 已應用逾百座新能源電站
2026-11-03
第二十六屆中國專利獎授獎結果近日公布，南方電網科學研究院與南方電網廣東電網公司共有的發明專利「一種新能源電站無功電壓自動控制方法、裝置及存儲介質」摘得本屆中國專利金獎。風電、光伏大規模併網，新能源的間歇性波動讓電網電壓起伏波動，一旦電力系統發生短路等故障而新能源電站電壓控制不協調，大量機組可能連鎖脫網。南網科研院新能源併網控制技術研究團隊成員羅超形容，電壓對電網而言就像血壓對人體一樣，必須保持穩定。
廣東電網公司規劃研究中心副經理余浩指出，問題癥結在於源網兩端「語言不通」，發電設備聽不懂電網的實時需求，電網也難以及時指揮成百上千台發電機組協同控制，源網兩端雖有對接標準，但並未對涉及二者協同和暫穩態統一調節作詳細規定。南方電網公司特級專業技術專家、南網科研院副院長郭琦回憶，考慮到難度和成本，團隊曾討論過是否只解決部分問題，但最終認定那只是「治標不治本」，2019年南方電網公司正式立項攻關。
團隊創新性提出分層協同的無功電壓控制策略，核心理念為「自主協同」。所謂「自主」，是讓每台發電設備自帶「大腦」，根據設備與電網的耦合關係預設控制參數，確保其行為始終符合電網整體需求；所謂「協同」，是在場站併網點配備動態無功補償裝置作為整場調控的靈活補充，該設備能自主識別當前是穩態還是暫態，毫秒級切換控制回路，實現暫態響應迅疾靈敏、穩態調節平滑。這一策略一舉攻克新能源電站穩態電壓調節、暫態電壓支撐快速性、多發電單元協調多目標融合控制的行業難題。
理論突破後，團隊選取廣東粵西海上風電片區作為極具代表性的實際場景，該片區採用風火打捆、多機型混搭方式，系統穩定邊界較為脆弱。團隊成員曾冠銘坦言，失敗是常態，有時仿真結果跟預期完全是兩個極端，在獲得滿意試驗結果前團隊嘗試了上百次，耗時兩三個月將近十台風機變流器控制器、無功補償裝置控制器一一接入平台，每個設備至少經過上百項驗證實驗。現場驗證方面，團隊提出主導變量引導的分群動態等值方法，按運行狀態差異把機組分群建模，再對機電參數做多目標優化辨識，有效將分析計算量降低兩個數量級。
如今該專利技術已落地揭陽前詹、陽江沙扒、陽江明陽蘊華等海上風電場等超百座新能源電站，運行穩定可靠。2025年廣東某海上風電場調試時曾遭遇較大電壓波動，應用該專利技術優化後，電壓波動量較此前降低近80%。
