2025北京国际风能大会暨展览会(CWP2025)：系统创新：基于IGCT的百兆乏级静止同步调相机

系统创新：基于IGCT

的百兆乏级静止同步调相机北京能欣科技有限公司2025年10月0目

录1、构网型技术应用背景及典型工程介绍2、项目背景及系统创新3、构网型设备应用场景4、总结1随着新能源占比的逐渐提高，电力系统从机械-电磁-电网耦合、以同步机主导的传统电力系统，逐步转变为能量-电能变换-电网耦合、以电力电子变流

器主导的新能源电力系统。电气强度与惯量降低，电网的稳定形态发生变

化

，出现宽频振荡等新型稳定问题。常规电源占比会不断降低，新能源出力

波动性和间歇性，无法满足负荷用电实

时性需求，电力系统调节电源存在较大

缺口新能源发电设备对电力系统的电压频率

主动支撑能力不足，缺少惯量、

一次调频能力不足、电力系统在扰动下电压、频率、功角稳定性恶化电网调节电源缺口大较长时间尺度--电网电量平衡电网主动支撑能力不足较短时间尺度--电网安全稳定5049.8黑48.4常49.2480

5

10

15

2025

30

3540Tre(sec.)1.1

构网型技术应用背景功角稳定性问题电压稳定性问题宽频带振荡问题频率稳定性问题0dd时间(秒)口构网型控制技术是提高新能源高占比电力系统稳定性的有效手段口构网型技术通过电力电子变流器构网控制算法，继承了常规同步机核心功能，同时避开了常规机组物理特性的缺陷，部分性能超过常规同步机

。核心技术功能包括：同步电压源一、同步电压构建二、瞬时功率响应三、动态无功响应四、可调惯量支撑五、快速一二次调频六、抑制宽频振荡七、自动故障电流控制八、快

速

黑

启

动1.1构网型技术应用背景二电压源自然响应系统变化理想同步电源型构网技术功能交流同步电压源Pcontrolθvmeler

VmVpCC

V₉电力电子装备+储能技术革新Q

controlPCC十Z依托不同能量载体及构网型先进控制算法所研制的构网型SVG

、静止

同步调相机等装备在提升电网电压、频率主动支撑能力方面发挥重要

作用；国网内已完成多个世界首台套工程研制并实现批量应用，带来

了极大的经济及社会价值。世界首个电网侧四川成都电网构网SVG

工程解决成都电网“电源空心化”导致的暂

态电压支撑能力不足问题，提升德宝丰期输电容量100万千瓦。4世界首个电网侧西藏当雄静止同步调相机工程解决西藏那曲地区电压支撑能力薄弱，

新能源发电及供电能力受限问题，提升

了西藏电网的供电可靠性。1.2国网内构网型设备运行情况■

成都电网受电源“空心化”和网架“同塔线路占比高”问题影响，成都

电网动态电压支撑不足，发生广蜀、山彭、康蜀N-2故障后，存在电压失稳

风

险

。■

为保障水电通道消纳能力，2023年德宝直流送四川最大功率仅为120万

千瓦(设计容量300万千瓦),2024年川西电网电力缺口达264万千瓦。毛尔羹

鱼尔古

路平

平武

昭白梓州富

乐9德

阳丹巴猴子岩

长河坝黄金坪乙康定◎九龙

石棉泸

定

甘谷地木绒

新都桥大岗山2.4森1.3四川构网SVG应用背景蜀州近区线路N-2故障后成都电网

110kV

站点电压曲线◎兴

梦

.太林

彭祖东坡◎什邡

谭家考◎身紫

铺

丹川西水电机群蜀州川西断面茂县马尔康川安O:诗

城至家鸡，;高都尖山理塘20

网龙王资阳桃

乡城堤雅姜◎3.0■

基于2024年系统丰期架构，配置构网型SVG

前，德宝受入最高仅120万

千瓦，广都-蜀州双线N-2故障下，成都局部电网110kV母线处于临界恢复状

态■

配置构网型SVG

后(7.5倍/10s),德宝直流受电可达230万千瓦，电压

在故障清除2s内恢复到0.85以上，10s内有关110kV母线电压恢复到0.9p.u

以上

。1.1000.90+川塘块省110(mu.)a7J

驾青桥110(pu.)+川胁场110(p.L)一JE110p,L)J

嘲家埋110(mu.)0.59JI料留110(p,L)

←|川

出110p.L)II家考110(mu.)0.30-+|

I按顺格110-2(n,tL)+I1*10-1mm)0.108L0.002.004.00时间(彩毛尔盖鲁尔古马尔康茂富乐只川西水电机群德阳丹巴川西断面猴子岩

长河坝黄

金

坪康定九龙

石棉

雅O泸建一其参地木

绒

新都桥大

岗

山C18联1.3四川构网SVG应用效果故障设置

配置构网型SVG

前，电压处于临界恢复状态配置构网型SVG后，

电压恢复明显改善◎相

诗城

梓州一

J塔东110p,L)

川随供110(n.L)+J槽家专110

(mu.)怅面10p,L)

+

度

隔

格

1

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1(m.L)6.DD

B.00

10.00紫坪铺丹景

乙武悔110(n,L)

+j石羊110-2(ni)平6武

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东城◎作安

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林◎←J隔流110p.uL)广都

尖玉

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城至宝鸡

；桃乡龙王资

阳◎◎山n96口

西藏那曲电网主要问题：系统电压问题突出，制约了那曲电网关键端面送受电能量；新能源多场站短路比不足，制约那曲新能源出力水平、极易引发宽频振荡、威胁系统稳定运行。口

项目投运后，解决西藏那曲地区电压支撑能力薄弱，新能源发电及供电

能力受限问题，可提升那曲供电能力约30%,大幅缓解冬季保供压力，提

升了西藏电网的供电可靠性。.0060.50

—

藏比如110(p.u.)(那曲一母线电压)—

藏达塘110(p.u.)(那曲-母线电压)—

幢曲卡110(p,u.)(那曲一母线电压)0.600

——激那曲110-1(p.u.)(那曲-母线电压)—

藏哈热110-

1(p.u.)(那曲一母线电压)—

罩当雄110(p.u.)(那曲-母线电压)0.4000.2000.000L0.002.004.006.008.0010.00

时间(秒)1.200=1.830.58829

0.5823

0.57741

0.55373

0.532010.2698610藏当雄110(p.u.)(那曲-母线电压)4.006.008.0010.00时间(秒)1.4西藏超容型构网SVG

应用背景及效果N-1故障时当雄母线电压

崩

溃

(未配置静调)N-1故障时当雄母线电压(配置静调)1.000.500.6000.4000.2000.0000.00藏曲卡110(p.u.)(那曲-母线电压)藏达塘110(p.u.)

(那曲一母线电压)藏比如110(p.u.)(那曲-母线电压)藏那自110-1(pu.)

(那曲一母线电压)藏哈热110-1(p,u.)(那曲-母线电压)蒸当10L)

(那由一母线电压达

曲

。

那

最

最10

一每线电面

撒哈热110-p.u.)(那由-母线电压)2.000

010目

录1、构网型技术应用背景及典型工程介绍2、项目背景及系统创新3、构网型设备应用场景4、总结8●装备名称：基于IGCT

的百兆乏级静止同步调相机●

依托工程名称：酒泉京锋瓜州北大桥第一风电场200兆瓦风电项目

福建闽东海域风电汇集送出工程●用户单位名称：酒泉京锋风力发电有限公司国网福建省电力有限公司电力科学研究院●研制单位名称：装备类别：□成套设备☑整机设备及核心部件□控制系统差础材料□软件系统装备名称：基于IGCT

的百兆送级静止同步调相机依托工程项目名黎土酒泉京锋瓜州北大桥第七风电场C

区2nn兆瓦风电项目、福建南东海域风电汇集送出工程用户单位名称：酒泉京体风力发电有限4公角·1益章)、国网福建省电力有限公司电力科学研究院董章)研制单位名称，喷华大学(盖章)国网经济技术研究院有限公司(盖章)南宫南瑞继保电气有限公司(盖章少T中车株洲电躬桃车研究所有限公司(盖章):·水玄能欣科技容限公司(益章)联

系人

：杨海啸清幕大学Tsinghua

University国家电网STATEGRID国

网

经

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技

术

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究

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公

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ESTITVTE00.Lrn2.1项目背景联系电话机子邮箱：haixiao502@163.com申报日期：2025年3月31日中车株洲电力机车研究所有限公司

CRRCZHUZHOU

INSTITUTE

CO.,LTD.能源领域首台(套)重大技术装备

申请报告能欣

SFR

科技南瑞继保NR

ELECTRIC車9355300米级超高海拔风

电机组大唐西藏能源开发

有限公司、中车株

洲电力机车研究所

有限公司、西藏大

唐国际怒江上游水

电开发有限公司、

中国大唐集团科学

技术研究总院有限

公司八宿大唐西藏新能

源有限责任公司大唐八宿10万千

瓦保障性并网风

电项目36基于IGCT的百兆乏级

静止同步调相机清华大学、国网经

济技术研究院有限

公司、南京南瑞继

保电气有限公司、

中车株洲电力机车

研究所有限公司、

北京能欣科技有限

公司酒泉京锋风力发电有限公司、国网福建省电力有限公司电力科学研究院酒泉京锋瓜州北大桥第七风电场C

区200兆瓦风电项

目、福建闽东海域

风电汇集送出工程37平米级钙钛矿/TOPCon晶硅四端叠

层组件及其百兆瓦级

生产工艺中国长江三峡集团

有限公司、中国三

峡新能源(集团)股份有限公司、杭

州纤纳光电科技股

份有限公司、

一道新能源科技股份有

限公司、北京化工大学中国三峡新能源

(集团)股份有限公司、中国三峡新

能源(集团)股份有限公司山东分公

司三峡能源峄城底

阁50MW光伏项

目国家能源局公示中国电力报2025年08月20日15:58北京国

家

能

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局NationalEnergyAdministration您当翰位置：盖页>正文请输入关键字

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中

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能

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闻

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办

事目录项的基本信息公开事项名称：国家能原舞综合司关于公示第五批能源或首台(套)重大枝术转备的通知索引号：0009705/205-000250主办单位：国东临原局制发日期：205-00-19国家能源局综合司关于公示第五批能源领域首台(套)重大技术装备的通知根据《国家能源局关于促进能源领域首台(套)重大技术装备示范应用的通知》(国

能发科技〔2018〕49号)、《能源领域首台(套)重大技术装备评定和评价办法》□2025年8月19日，国家能源局发布了《国家能源局关于促进能源领域首

台(套)重大技术装备示范应用的通知》,本项目《基于IGCT

的百兆乏

级静止同步调相机》列入第五批能源领域首台(套)重大技术装备名单。2.1项目背景10惯量时间常数3~5s最大15s惯量常数越大，惯量支撑水平越高阻尼系数低阻尼高阻尼阻尼越大，抑制振荡的能力越强等效阻抗15.6%10%阻抗越小，支撑能力越强参数灵活性低高静调的各项参数均可灵活设置，传统调相机的惯量

阻尼无法设置，励磁调压参数设置灵活性较低。运维成本500万/年50万/年静调为静止型设备，零功率运行损耗约0.1%,传统

调相机零功率损耗约为1.3%。设备占地偏大偏小/灵活两者占地类似，均可采用集装箱式。其中，静调可

通过多层阀厅的方式减小占地，对建筑结构要求低。频率适应性47Hz~52Hz45Hz~55Hz静止同步调相机频率适应范围更广运维复杂度运维复杂基本免维护常规分布式调相机属于旋转设备，由此会带来振动、磨损、

发热、损耗高等问题，需要配置润滑系统、冷却系统，运维

工作量大，一般需要安排专人对调相机进行运维监管设备造价偏高较低按照50Mvar成套设备对比，含主机、辅机、二次

控保等所有设备2.2成套参数对比传

统

调

相

机步

调

相

机静

止项目备注同□

“功率器件-功率变换-系统集成”三级突破技术路线具体围绕国产定制

化大容量IGCT-Plus

功率器件、多电平换向功率变换器、百兆乏级静止

同步调相机系统三个方面开展关键技术研究、核心装备研制及工程示范应

用，纵向贯通，同步解决三大难题，实现完全自主知识产权1

2

3系统集成集成方案及高可靠分

层、综合控制策略2.3系统创新：从器件到系统的三级突破功率变换提出多电平换向功

率变换拓扑结构功率器件攻克4500V/5000A

IGCT-PLUS12口关键参数：4500

V阻断电压，5000A关断电流，3000A

直流连续电流口核心技术：GCT

芯片模型优化、硼/磷扩散工艺改进、0.04nH

门极驱动口成果指标：关断能力提升30%,迭代周期缩短5天，成本降低20%2.4创新点一：国产大容量IGCT-Plus器件50004000300200o1000tomo140

150时间/us供电电源电压(SOV/4格_直流电容电压(kV格)模块输出电压(1LRV格)桥哲电流(25A/格)时间(21格)500040003000阳极电压/V极

电流

A2000170160180□拓扑创新：结合IGCT-Plus

功率器件和新型多电平功率变换技术，创新

提出基于IGCT

的百兆乏级多电平换向功率变换拓扑结构，通过自换相

的电力电子桥式电路实现功率变换。口接口简化：

结合IGCT

器件特点和储能电容的控制需求，提出采用支撑电容Cdc

滤除高频电流并维持直流电压；电感Ls用于平抑电容电流的波

动；Cdc

与Ls组成低通滤波器，能够滤除桥臂电流中的高频分量，使超

级电容的电流波动减小。简化接口电路，降低模块的成本与体积。口

性能指标：效率>99%,功率密度提升50%,全国产化2.5创新点二：多电平换向功率变换器换流器控制流i链b电i流c锁相环uvefa

模

衡子

模

块sOC.

Q直流电soc有选功择整Laesocs.储能模块1s.秀选致择奖S₂载波移相调制refuiria换口集成方案：结合本方案拓扑，超级电容舱与功率变换舱分舱布置，两舱之间通过电缆进行连接，占地减30%。口控制性能：5ms

响应调度，50ms

完成0-100%功率调节性能指标口

构网能力：500μ

s模式切换，3倍过流支撑，模拟同步机惯量2.6创新点三：系统集成与控制·相内SOC

ia均衡电压输入tv.g

子电模流块

压入U

。sOCsoc。↑soc.↑压控制拿交流电内环控制

(瞬时电流控制

)urefa

i

reb_i

Urefe_iPWMAPWMBPWMC压控制无功功率控制高低触发脉冲生成(载波移相调制)a%

iae,

iu外环控制(PI控制)模块控制L-[L.