最近一段时间，构网型储能的报道频频见诸报端，那究竟构网型、跟网型有什么区别呢？

一直以来，稳定的火电、水电、核电等同步电源构建了稳定的交流同步电网。传统的燃煤、燃气同步发电机可以为电网提供惯量支撑以及电压和频率调节，被视为电力系统安全的“压舱石”。随着新能源电力、电力电子设备渗透率的增加，电力系统正在向低惯性、低阻尼的弱电网转变，电力系统安全稳定运行面临严峻挑战。

新型电力系统呈现“双高”、“两化”特点。

前言

在电化学储能系统中，储能变流器是仅次于电池的重要元件。储能变流器（PCS）包括整流器和逆变器，决定着输出电能的质量与特征。并网模式下，在负荷低谷时，储能变流器把电网中的交流电整流成直流电给电池组充电；在负荷高峰时，储能变流器把电池组中的直流电逆变成交流电反送到电网中。因此，在新能源规模化并网的背景下，逆变器的控制技术是构网型储能的关键所在。

逆变器主要有两种控制技术，即跟网型（Grid  Following）控制技术和构网型（Grid Forming）控制技术。当前，并网储能逆变器通常采用跟网型控制技术。

因为基于风光的新能源发电机组都是基于变流器并网的，要想构建一个高效稳定的基于新能源为主体的新型电力系统，这些并网端口的变流器控制特性受到十分广泛的关注和研究。跟网型和构网型作为两个重要技术路线，在提升电网的稳定性和新能源的消纳能力等方面具有重要应用价值。

跟网型储能（GridFollowing）

跟网型储能系统本质上是电流源，自身无法提供电压与频率支撑，必须依赖电网电压和频率。在跟网模式下，储能变流器会精准地捕捉电网的相位信息，通过锁相环（PLL）测量并网点（PCC）的相位，实现与电网的同步。然而，这种控制模式使得储能系统自身无法提供电压和频率支撑，必须依赖电网提供的稳定电压和频率才能正常工作，在孤岛和离网模式下，跟网型储能系统将无法正常运行。因此，跟网型储能系统更适用于电网稳定性较好的区域。

在跟网型(grid-following，GFL)控制方式中，在弱电网、物理惯性低的情况下，在电网发生扰动时的响应速度和能力相对较弱，无法像构网型技术那样主动提供电压和频率的支撑，跟网控制方式会面临稳定性问题，此时变流器更适合采用构网型(grid-forming，GFM)控制方式。

与跟网型最大的不同是，构网变流器具有频率调节和电压控制的能力，使其可以像同步发电机一样提供惯量支撑。风电和光伏均可以改造和配备构网型变流器为系统提供虚拟惯性和阻尼，但是可再生能源波动的特性使其无法为系统提供持续和稳定的支撑。而构网型储能具有能量储备和快速功率响应的优势，不仅可以为电网提供能量平衡服务，而且可以提供范围更大、持续时间更长的稳定支撑作用。

因此，在新能源侧的储能系统上增加新型控制策略，使其具备同步发电机或者类似同步发电机的频率调节和电压控制能力，形成构网型储能系统，成为当前新能源电力并网策略的可行方案。

构网型储能（Grid-Forming）

构网型储能系统本质上是电压源，它能够自主设定电压参数，输出稳定的电压与频率，提升变流器的电压、频率支撑能力，增强电力系统的稳定性。在频率和惯量支撑方面，构网型储能系统通过控制释放直流侧储能能量，等效为同步机惯量机械能或阻尼能量，进而提供惯量响应与振荡抑制。

构网型储能系统由构网型变流器、升压变压器和电力线路组成。系统容量的变化会直接影响构网型变流器、升压变压器和电力线路的等效阻抗。因此，不能简单地将构网型储能视为理想电压源。

在电压支撑方面，构网型储能系统通过功率同步控制机制，将储能变流器塑造成电压源外特性，可在不依赖外界交流系统的情况下，自行构建交流侧电压幅值与相位，为电力系统提供强大的电压支撑。因此，构网型储能系统则更适合于可再生能源接入比例高的地区。

Grid-Forming构网型储能技术可提高系统强度、增加短路比，从而实现弹性电力系统，实现更高水平的可再生能源发电和可靠的能源运输。Grid-Forming构网型储能系统进一步稳固了电网电压波形和高电能质量，同时减轻了区域间或局部电网波动。

构网型储能技术通过超配PCS方式提高过载能力构建起支撑大电网稳定运行的电压源，可以起到快速调频调压、增加惯量和短路容量支撑、抑制宽频振荡等作用，从而增强电力系统稳定性。

区别于传统跟网型储能，构网型储能能够主动识别电网情况，更精细主动地平抑电网波动。

构网型性能及控制方式

目前储能设备广泛采用的仍然是跟网型技术，而构网型储能是一项新兴的技术，与跟网型储能特性对比见表1：

表1 跟网型储能和构网型储能特性对比

跟网型储能的应用主要集中在通过最大功率点跟踪(maximum power point tracking，MPPT)技术向电网注入有功功率。因此，无功电源是很小的，往往接近于零。从整体循环效率的角度来看，跟网型储能更有吸引力。而构网型储能的主要优势之一是调节电网的电压和频率，为了实现这一目标，构网型储能中的有功功率和无功功率参考值不断变化。

从控制的角度来看，跟网型储能的行为可以近似为具有并联高阻抗的受控电流源。与跟网型储能相比，构网型储能可以近似为具有低串联阻抗的电压源。跟网型储能和构网型储能控制的另一个主要区别是，构网型储能可以在没有电网连接的情况下建立自己的参考电压和频率，具有和同步发电机类似的运行特性。因此，构网型储能理论上可以在完全(100%)电力电子设备系统中运行，可适用于弱电网和孤岛，而跟网型储能比较适用于具有强电网支撑的应用场景。但是，由于开关设备的电流限制，构网型储能的电力电子设备容量通常是很大，以满足故障电流通流要求，这使得它们的建设成本昂贵。

构网型储能的常用控制方式如下表2所示，主要分为基于下垂的控制、基于同步机的控制和其他控制方式。

提供虚拟惯性能力是构网型储能控制方法的一个重要方面。基于下垂的控制方法不具备虚拟惯性提供能力，因为它们通常是高带宽控制器。另一方面，大多数基于同步机的控制方法都能够提供虚拟惯性。

对于平滑的电网同步，PCC和电网在振幅、频率和相位方面的电压差应该是最小的。为此，通常基于下垂和基于同步机的控制方法需要同步单元保持与电网同步，同步由电源控制器保持，因此在运行期间不需求同步单元。

表2 构网型储能常用控制方式

国内外相继开展构网型储能示范项目，并推动相关研究和规模化应用，但构网型储能作为新兴技术，行业仍处于探索的阶段，电网的需求尚未明确，相关的规程规范尚未建立。近年国内积极出台相关政策，支持构网型储能建设，相信随着技术进步，构网型储能的应用会越来越成熟。