锻造新型电力系统的“中国方案”——专访中国工程院院士沈国荣

      ◇构网型技术在国内多个代表性工程得到应用，并加速推广到全球，在输出产品的同时实现输出标准

      ◇在构网型技术支撑下，未来电网将不仅是一个输送电能的网络，更是一个绿色、智能、充满韧性的能源生态系统

      文 |《瞭望》新闻周刊记者 王圣志 郑生竹

      在“双碳”目标驱动下，我国能源结构正发生深刻变革。截至2025年底，我国风电光伏发电装机历史性超过火电装机，发电量占比超过20%，电网安全稳定运行面临前所未有的挑战。

      怎么让越来越“绿”的电网依然稳如泰山？中国工程院院士、南京南瑞继保电气有限公司（下称南瑞继保）董事长沈国荣团队在2020年率先提出基于储能打造理想同步电源的理念，并在全面验证取得完美特性后定名为“构网型”技术，交出守护新型电力系统的“中国方案”。

      国家能源局近日印发的《新型电力系统建设“十五五”规划》，明确提出“加大构网型等技术应用，充分释放新型储能调峰、调频、调压、事故备用、爬坡、黑启动等多重效能。”

      本刊记者近日专访沈国荣，深度解码如何将构网型技术锻造成新型电力系统的“定海神针”。

张北柔性直流输电工程 （资料照片） 

· 让电网“听风辨器”

      《瞭望》：为何说继电保护是电网的“安全卫士”？

      沈国荣：如果把电网比作人体血液循环系统，高压输电线路就是主动脉。当主动脉因外伤开始大出血时，必须快速精准地将伤口两端的血管扎住，并保证身体其他部位供血不受影响。继电保护装置，就是电网里那个能自动完成扎住血管动作的智能卫士。

      继电保护的核心任务是“看家护院”——雷击、设备老化等都可能造成短路故障，就像血管破裂。故障一旦发生，会产生巨大的短路电流，如果不迅速处理，轻则烧毁上亿元的输变电设备，重则可能引起整个电网连锁崩溃，导致大停电。因此，继电保护必须快、准、稳：“快”是必须在百分之几秒做出反应；“准”是绝对不误判，精准发出跳闸指令，只切除故障点；“稳”是要保证长期安全稳定运行。

      我之前攻关的“工频变化量”原理，就是要给电网练就一种“听风辨器”的绝活，能在故障发生的零点零几秒内，通过微弱的电气量变化，瞬间判断出故障位置和性质，用最快速度发出跳闸指令，清除故障，保住整个电网安全。

      有人将继电保护形象地比作部署在电网各处静静的哨兵，它们时刻不间断地紧盯电流电压和设备状态，电网正常运行的时候，几乎感受不到它们的存在；一旦发生故障，它们会瞬间识别、果断亮剑、一击制敌。

      《瞭望》：我国电网的继电保护经历了哪些阶段？

      沈国荣：电网和人一样，在不同年龄段，面临的主要健康问题也不一样。

      二十世纪七八十年代，当时我国高压继电保护设备几乎全靠进口，不仅价格贵得离谱、技术上有先天缺陷，还受制于人。一旦出问题，外国专家来不来、什么时候来，我们说了不算。我就想，我们自己能不能搞出比国外更好的保护原理。

      我们从最基础的原理突破做起，逐步原创性建立起以“工频变化量”等12项原理为核心的快速继电保护理论体系。这好比给电网装上一套灵敏的触觉神经，电网哪里发生短路故障，它能比国外设备更快更准地判断出来，而且绝不“误诊”。1988年，我们自主研发的装置和国外巨头同台竞技，一举中标，从此，国产继电保护装置迅速在全国推广开来。

      上世纪90年代出现的新问题是，全国电网建设如火如荼，继电保护设备需求量激增，怎么保证批量生产质量？1994年，我们建成国内外第一条继电保护装置自动化生产线。这在当时是个创举，因为不少人觉得继电保护这种“高精尖”的小批量产品很难流水线生产，我们不仅做到了，还通过自动测试大幅减少人为失误，提高了效率和可靠性。

      2000年左右，全国的线路保护问题基本解决。我们又花了几年时间，给全国电网搭建起“三道防线”：第一道防线，快速精准地切除故障元件，第一时间摁住事故苗头；第二道防线，如果系统出现波动，采取切机、切负荷等稳定控制措施，防止稳定破坏；第三道防线，作为最后的“止损”手段，当遇到多重严重事故，电网系统的稳定受到破坏时，通过失步解列、频率电压紧急控制装置采取解列、切机或切负荷措施，防止系统崩溃，避免大范围停电事故。

      这套体系保障了我国近30年来，没有发生过像美国、巴西、印度、英国和西班牙那样的全网性事故和大面积停电。

· 应对电网“体虚”

      《瞭望》：在高比例新能源并网的当下，有了“三道防线”的电网，是否仍面临新的挑战？

      沈国荣：我们过去建设的“三道防线”，是用来保护一个由彪形大汉组成的队伍，他们身强体壮底盘稳。现在队伍里涌入越来越多身材单薄、步子不稳的新成员——风电和光伏。这些新成员贡献了清洁电力，但它们本身体魄较弱。

      在传统电力系统里，火电厂、水电站里轰隆隆运转的同步发电机，是电网的“压舱石”。它天然具有巨大的旋转惯量，就像飞速旋转的巨型陀螺，能抵抗系统运行状态的突然变化，为系统提供稳定性支撑。风电、光伏通过电力电子变流器接入电网，风吹就发，云遮就停，而且几乎没有惯量，在电网这个大舞台上不仅“站不稳”，一阵风吹草动还容易“摔倒”，甚至引发连锁反应。

      立足我国能源转型的实际和目标，相关挑战更加严峻：一方面，我国风电光伏发电装机历史性超过火电装机；另一方面，我国宣布到2035年，风电和太阳能发电总装机容量力争达到36亿千瓦。要在如此大规模新能源并网的同时，保障电网绝对安全、新能源高质量消纳，靠“修修补补”的办法行不通，需要一次关键技术革新。

      《瞭望》：您带领研究团队开出了什么“药方”？

      沈国荣：既然传统同步发电机这个“压舱石”不够用，我们就想用电力电子设备造出一种理想的同步发电机，让它既能继承传统同步发电机的所有优点，又摒弃其物理短板，甚至更灵活、更强壮、经济性更强。

      这就是我们提出的构网型技术——理想同步电源型构网技术。我们讲的构网，不是市面上泛泛而谈的能并网运行、能穿越故障这些简单功能。我们的定义非常苛刻：它必须具备独立构建100%新能源电力系统的能力。

      如果把电网想象成一个巨大的交响乐团，传统同步发电机就是指挥，它定调子、打节拍。现在指挥退休，乐团只剩下各种乐手。我们的构网型技术，就像是创造了一个全能的虚拟指挥家。它不占用多少地方，但反应极快，能实时感知乐团里任何一个乐手节奏不对、走音跑调，并在瞬间无延时地给出精准引领信号，让整个乐团的电压、频率始终稳定和谐。它不仅自己能当指挥，还能自然融入任何一个有指挥的乐团协同工作。

      构网型技术有两大核心特征：一是全过程电压源支撑，它随时随地都能“立得住”，对外呈现刚性的电压，就像顶梁柱一样给电网坚实的支撑；二是自然无延时响应，它的反应速度不是毫秒级，而是没有任何犹豫和延迟，几乎和物理扰动同时发生。构网型技术让我们真正有可能去构建一个既清洁又坚强的新型电力系统。

· 输出产品，更输出标准

      《瞭望》：基于构网型技术，您的团队有哪些研发成果，这些成果适用于哪类场景？

      沈国荣：基于构网型技术，我们已经研发构网型储能、构网型柔直、静止同步调相机等系列化产品。截至目前，南瑞继保累计执行超过170个构网型项目，总容量突破20吉瓦，取得多项世界首台套应用突破，是行业内唯一通过百兆瓦级构网型储能站纯离网全类型短路试验的企业，主要覆盖以下六大场景：

      一是在无能源地区构建独立新能源电力系统。在无人区矿产开发、重载铁路等无法接入大电网或接入成本过高的场景，采用构网型技术实现以风光新能源为主的稳定供电。

      二是解决“沙戈荒”新能源基地、高比例新能源占比地区稳定性。用构网储能替代常规储能，从而以极低的投入实现对传统火电机组等支撑功能替代，提升电网强度，同时有效解决宽频振荡、暂态过电压等稳定问题。

      三是解决大型城市负荷中心“电源支撑空心化”。大型城市供电日益依赖远距离输电，本地电源支撑能力持续弱化，电网“空心化”带来的不稳定风险不断积聚。通过在核心风险区域部署大容量构网型装备，能够实现对传统电源的替代支撑，做到“先立后破、加快转型”，为负荷中心构筑坚实电压支撑，助推城市电网绿色低碳转型。

      四是末端电网保供。在与电网弱联系的偏远地区，构建以构网型储能为核心的离网型或具备并离网无缝切换能力的新能源电力系统，在兼顾经济性的前提下显著提升区域供电可靠性。

      五是提升城市电网应急保障能力。为其提供黑启动电源，实现构网型储能支撑复杂电网一键快速黑启动，解决极端天气、自然灾害等情况下的电网应急保障，相比传统电源黑启动速度大幅提升。

      六是支撑绿电直连、数据中心、零碳园区、新能源制氢等新业态发展。依托构网型技术与一体化控制构建新型电压源支撑体系，实现并网方式强支撑、孤网运行自稳定、并离网无缝切换，系统性解决该类场景灵活组网方式、新型负荷特性给电网安全稳定带来的风险。

      《瞭望》：构网型技术在实际电网中，带来了哪些看得见、摸得着的改变？

      沈国荣：构网型技术在国内多个代表性工程得到应用，这些工程从高原到盆地，从纯新能源孤网到柔直外送，场景不同，但答案一样：构网型技术确实能让新能源从“跟着跑”变成“自己撑”，这是肉眼可见、工程验证过的改变。

      比如内蒙古额济纳源网荷储项目。这是世界首个广域纯新能源电力系统。我们以25兆瓦/25兆瓦时的构网型储能为核心，融合多时间尺度协调控制的新能源电力系统一体化解决方案，率先构建世界首个广域新能源电力系统。

      此外还有矿用新能源电力系统西藏拉果错锂矿项目、临哈重载铁路供电示范项目等，南瑞继保致力于构网技术的实践验证，并在多个实际项目中证实构网型储能具备理想同步电源特性。为解决新能源大规模接入引发的暂态电压不稳定和城市电源空心化导致的电压支撑不足等问题，我们进一步将构网控制拓展应用到静止同步调相机和构网型SVG。

      《瞭望》：这套中国方案在国际上的认知度和接受度怎样？

      沈国荣：我们不仅实施了第一个矿用新能源电力系统，还正在将这一新兴技术推广到全球。比如在刚果（金）的凯鹏矿业，我们建了一个300兆瓦的构网型储能系统，彻底解决矿区频繁停电、限电的顽疾。过去主要靠柴油机，成本极高，现在用上“光伏+构网储能”的纯绿色离网方案，全生命周期投资节约超过60%。我们的技术目前已经在全球近30个矿区应用。

      更关键的是，我们在输出产品的同时也在输出标准。2023年，我们获批牵头国际大电网委员会的一个工作组，来制定构网储能系统的工业实现与应用框架。今年，由我们发起的首个关于高压交流系统中构网型储能系统装备的国际标准提案，也在国际电工委员会获得通过。

      除此之外，我们还在这两个重磅级国际技术组织中参与另外5项相关技术标准起草。这意味着，我们不仅是赛场上的领先选手，也开始成为赛道规则的主要制定者之一。

· 未来电网图景

      《瞭望》：您认为未来电网会进化成什么样的形态？

      沈国荣：未来电网的发展将令人振奋。在构网型技术支撑下，未来电网将不仅是一个输送电能的网络，更是一个绿色、智能、充满韧性的能源生态系统。

      首先，未来电网将实现新能源“应发尽发、能用尽用”。无论是戈壁滩上的风、大漠深处的光，每一度清洁电能都将被高效地汇集、消纳和调配。蕴含构网储能的电网将像一块巨大的“绿色海绵”，让新能源发得出、送得走、用得掉，真正让绿色电力成为经济社会发展的主引擎。

      其次，未来电网将展现出“分层分布、可分可合、灵活稳定”的强大能力。大电网是一条坚实的“主动脉”，保障全国范围内的能源大流通；而配电网、末端电网则是灵活的“毛细血管”，采用构网型技术进行支撑，每条“毛细血管”可以独立运行，也可以随时并网互联。哪里需要电，电就送到哪里；哪里出现问题，局部就能快速隔离，其他区域照常运转。这种“聚是一团火、散是满天星”的格局，让电网既强大又灵活，既高效又可靠。

      第三，未来电网将勇挑“为人类造福”的重担。对那些电网难以覆盖的偏远地区，尤其是蕴藏着丰富矿产的高原、荒漠和深山——未来电网将通过“构网型储能+新能源”构建新能源电力系统的创新模式，让绿色电力直达矿区。无论是矿山开采还是居民生活，都能用上稳定、清洁的电。这不仅为资源开发提供能源保障，更点亮偏远地区的发展希望。

      归根结底，未来电网的一切努力，都紧紧围绕“双碳”目标和能源安全这两条生命线。我们将持续推动能源结构向绿色低碳转型，加快构建新型电力系统，在保障国家能源安全的大前提下，让每一度电都更清洁、更高效、更可持续。

      《瞭望》：中央要求扎实推进“六张网”规划建设，这给构网型技术带来哪些机遇？又有哪些具体建议？

      沈国荣：新型电网与算力网的建设需求相互叠加，将为构网型技术提供从电力系统向跨领域能源协同纵深拓展的广阔空间。

      目前已经形成8大国家算力枢纽节点、10个国家数据中心集群。随着算力资源跨区域协同调度日趋频繁，由此带来的巨大电源波动挑战将日益突出，构网型技术凭借其在电压支撑、频率稳定和黑启动等方面的独特优势，可以成为应对这一挑战的有效手段。可考虑以算力产业低碳升级为核心目标，依托绿电资源打造大容量算力中心综合示范工程，验证100%绿色电力供应智算中心的新范式，打造技术可复制、模式可推广的“中国名片”。

      此外，建议加快推进构网型技术在新型电力系统应用，坚持科研与产业深度融合的创新路径，尊重技术发展客观规律，鼓励先行者先试先用，给予可以操作的政策，从考核创新到考核解决问题，以工程应用带动技术迭代，引导行业整体技术水平共同提升，实现“示范先行、以用促研、逐步普惠”，更好支撑“双碳”目标下新型电力系统建设，切实提升国家能源安全和保障能力。

内容来源：《瞭望》2026年第34期