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上周我們討論了“到底是彈性電網(wǎng)還是韌性電網(wǎng)”的問題，激起作者對“技術(shù)術(shù)語”引進(jìn)時(shí)，“如何以恰當(dāng)?shù)哪刚Z表述”這樣一個(gè)問題的興趣。

在新型電力系統(tǒng)的研究中，以逆變器為特征的可再生能源并網(wǎng)是最核心的問題之一。過去的并網(wǎng)逆變器都采用 Grid-following 控制模式，并網(wǎng)逆變器基于電網(wǎng)的參考電壓和功角，通過鎖相環(huán)控制，使得基于逆變器的電源表現(xiàn)為一個(gè)恒定功率的電流源特性。

當(dāng)這種 Grid-following 逆變器資源比例不斷增大時(shí)，小的負(fù)荷波動(dòng)或擾動(dòng)就會導(dǎo)致眾多逆變器放大的、過度的反應(yīng)，進(jìn)而造成系統(tǒng)失去穩(wěn)定，也就是這種逆變器資源的“低阻尼”特性，結(jié)合電網(wǎng)傳統(tǒng)發(fā)電資源的缺失，造成平衡上述波動(dòng)的“慣性”降低，引起連鎖反應(yīng)。

那么逆變器資源是否能夠像傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)一樣提供系統(tǒng)所需要的穩(wěn)定資源呢？一種新型的控制方式Grid-forming 控制采用自同步方式，可以為以新能源為主的電力系統(tǒng)提供其所需的穩(wěn)定性。過去，作為另一種Grid-forming 控制策略，逆變器可以使用一種被稱為“虛擬同步機(jī)（VSM）”的技術(shù)，但它并不是使用風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子自然存在的機(jī)電特性，而是通過電力電子技術(shù)模擬同步機(jī)的外特性，因此其反饋速度與這里討論的Grid-forming 是不同的。

下面的這篇文章，對比了Grid-following 和Grid-forming 的不同。

D. Pattabiraman, R. H. Lasseter. and T. M. Jahns, "Comparison of Grid Following and Grid Forming Control for a High Inverter Penetration Power System," 2018 IEEE Power & Energy Society General Meeting (PESGM), 2018, pp. 1-5, doi: 10.1109/PESGM.2018.8586162.

這里我們有一個(gè)小小的疑問，即：如何用中文準(zhǔn)確表達(dá)Grid-following 和Grid-forming 呢？因?yàn)檫@個(gè)領(lǐng)域并不是作者深入了解的領(lǐng)域，同時(shí)閱讀的相關(guān)文獻(xiàn)有限，僅當(dāng)芻議，以拋磚引玉。

Grid-following 可以稱為電網(wǎng)跟隨，似乎自然而然；Grid-forming 從2018年以來的一些文獻(xiàn)看，有中文翻譯為“電網(wǎng)形成”或“電網(wǎng)組成”——總覺得差點(diǎn)意思。

周日向曹老師討教此問題，她看了英文，給的意見是：“無論Grid-following 還是Grid-forming，講的都是控制方式，原文里省略了Control，即：Grid-following control/Grid-forming control”。因此茅塞頓開，這兩個(gè)術(shù)語是否可以表述為：“電網(wǎng)跟隨式控制”，以及“電網(wǎng)構(gòu)建式控制”。過去我們也想過Grid-forming 是不是“電網(wǎng)支撐式”？為什么英文沒有采用Grid-supporting？仔細(xì)思考一下，forming和supporting還是有很大不同的。


上文附圖7：不同慣性（時(shí)間常數(shù)H = 1.5 到 6 s）的特征值軌跡，包括不同滲透率的影響（20% 到 80%）；(a) 電網(wǎng)跟隨式控制模式；(b) 電網(wǎng)構(gòu)建式控制模式；(c) 關(guān)注特征值 λ8,9 的 電網(wǎng)構(gòu)建式控制模式。圖片來源：IEEExplore.ieee.org

對于采用「電網(wǎng)構(gòu)建式控制」的逆變器以及新型電力系統(tǒng)的研究方向，以下文章似乎是指明了出路。

另附最近美國能源部關(guān)于組建「電網(wǎng)構(gòu)建式」逆變器聯(lián)盟的信息，足見相關(guān)研究的重要性，供參考。

國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室將領(lǐng)導(dǎo)「電網(wǎng)構(gòu)建式」逆變器聯(lián)盟，以簡化各種規(guī)模的可再生能源整合

NREL To Lead Grid-Forming Inverter Consortium, Streamlining Renewable Integration at All Scales

New consortium will sync-up research activities across 40+ industry, university, and utility partners, setting new guidance for secure and reliable inverter operations.

https://www.tdworld.com/renewables/article/21174347/nrel-to-lead-gridforming-inverter-consortium-streamlining-renewable-integration-at-all-scales

SEP 03, 2021


今天，電網(wǎng)越來越多地依賴可再生能源，為了確保這些技術(shù)不僅能夠提供所需要的清潔能源，同時(shí)也能夠?yàn)槲磥黼娋W(wǎng)提供穩(wěn)定和協(xié)調(diào)服務(wù)，美國能源部 (DOE) 已經(jīng)采取了一些重要舉措。

能源部與來自世界各地的技術(shù)供應(yīng)商、電網(wǎng)運(yùn)營商、能源實(shí)驗(yàn)室和公司等大型利益相關(guān)者團(tuán)體合作，發(fā)起了通用電網(wǎng)構(gòu)建式逆變器（Grid-forming Inverters）互操作性 (UNIFI) 聯(lián)盟。UNIFI 創(chuàng)建了一個(gè)評估和設(shè)計(jì)電網(wǎng)構(gòu)建式逆變器解決方案的研發(fā)生態(tài)系統(tǒng)，其目標(biāo)是制定一套通用的技術(shù)指南，以實(shí)現(xiàn)太陽能、風(fēng)能、電池儲能和電動(dòng)汽車等基于逆變器資源的無縫集成。

國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 將與華盛頓大學(xué)和美國電科院EPRI共同領(lǐng)導(dǎo) UNIFI。該聯(lián)盟獲得了由美國能源部太陽能技術(shù)辦公室 (SETO) 系統(tǒng)集成和硬件孵化器的資助。太陽能技術(shù)辦公室和風(fēng)能技術(shù)辦公室共同為該聯(lián)盟提供資金，在五年內(nèi)將提供 2500 萬美元，其他合作伙伴則將分擔(dān)其余 1000 萬美元的成本資金。

即將擔(dān)任 UNIFI 聯(lián)盟組織主任的 Ben Kroposki 說：“UNIFI 聯(lián)盟的目標(biāo)是統(tǒng)一電網(wǎng)中同步發(fā)電機(jī)和基于逆變器資源的集成和運(yùn)營”。

當(dāng)前，可再生能源增長迅速，通過使用快速響應(yīng)的數(shù)字設(shè)備替代傳統(tǒng)的物理發(fā)電機(jī)，使得基于逆變器的資源從根本上改變了電力系統(tǒng)的物理特性。在很多地方，基于逆變器的資源與傳統(tǒng)資源協(xié)同運(yùn)作，有些甚至可以提供 100% 的本地電力供應(yīng)。電網(wǎng)構(gòu)建式逆變器是一種即將到來的控制和協(xié)調(diào)策略，適用于高比例基于逆變器資源的系統(tǒng)。電網(wǎng)構(gòu)建式逆變器可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的可再生能源接入，并具有更高的安全性、彈性、效率和更低的成本。

在接下來的五年里，UNIFI 聯(lián)盟將就電網(wǎng)構(gòu)建式控制技術(shù)的互操作性和功能要求達(dá)成共識，以統(tǒng)一研究能力和項(xiàng)目目標(biāo)?；谑褂梦挥诤献鳈C(jī)構(gòu)的聯(lián)合硬件測試臺，聯(lián)盟可以展示下一代電力系統(tǒng)[新型電力系統(tǒng)]的原型?，F(xiàn)場演示系統(tǒng)將包括至少一個(gè) 20 兆瓦的系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用不同的制造商技術(shù)以及多種運(yùn)行場景。通過這項(xiàng)聯(lián)合研究，該聯(lián)盟還將為未來的現(xiàn)場工作和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模型制作培訓(xùn)材料，并開發(fā)促進(jìn)可再生能源增長的相關(guān)工具。 

原標(biāo)題：什么是基于「電網(wǎng)構(gòu)建式控制」的逆變器？| Grid-forming