近日，清华大学新型电力系统运行与控制全国重点实验室闵勇教授团队自主研发的定频构网及有功控制技术，已在山东青岛大管岛、内蒙古呼伦贝尔赫尔洪德、宁夏吴忠弘德村三地成功应用，先后建成三个100%全绿电微电网示范工程，累计保障10000余名居民高可靠绿色用电，每年可减少二氧化碳排放1750余吨，为破解海岛、牧区、农区等电网末端地区的供电保障难题提供了全新的技术方案。三个示范工程按照单台区离网、单台区并离网、多台区协同的技术路线梯次推进，实现了从理论原创、装备研制到工程落地的全链条验证。

面向“双高”电力系统的原创性、颠覆性技术

随着新能源大规模并网，电力系统电源结构正由同步发电机主导转变为变流器接口电源主导，呈现“高比例新能源、高比例电力电子设备”的“双高”特征：系统惯量持续下降，传统有功—频率耦合机制下扰动引发的频率、相角动态显著加剧，海量设备间复杂交互进一步放大系统失稳风险，沿用百余年的电网运行控制体系面临根本性挑战。以虚拟同步机为代表的主流构网技术仍然遵循传统电力系统的框架，不仅继承了频率、功角稳定等固有问题，而且由于构网电源数量的剧增，稳定问题会更加复杂，难以适应“双高”系统的运行需求。

图1 定频构网及有功控制技术原理图

清华大学闵勇教授团队提出定频构网及有功控制原创技术，打破模拟同步机特性的惯性思维，将变流器接口电源控制为恒压恒频的理想电压源，在设备能力范围内开环运行，把功率不平衡动态约束在设备内部，实现设备与系统动态解耦，从源头消除频率、功角动态与宽频振荡风险，构建“高内聚、低耦合”的模块化构网电源；系统层面构建与现有调度自动发电控制（AGC）架构兼容的定频有功控制体系。团队同步研制首台（套）定频构网储能成套装备，具备定频电压源构建、无穷大惯量支撑与黑启动三大核心功能，且无需改动变流器硬件即可兼容各主流厂商产品。依托装备“高内聚、低耦合”的模块化特征，定频构网储能可分层分级、即插即用、灵活组网，为单台区离网、单台区并离网、多台区协同等场景的规模化示范奠定了装备基础。

单台区离网示范：黄海海岛点亮全绿电

大管岛位于青岛崂山湾，面积0.46平方公里，长期未通大电网，岛上用电可靠性低。2024年，青岛云路先进材料技术股份有限公司在岛上投资建设了50千瓦集中式光伏和5台10千瓦风机。清华大学联合国网青岛供电公司、长园深瑞继保自动化有限公司，在风光电源就近位置新增部署一套125千瓦/261千瓦时定频构网一体化储能柜，于2026年7月建成投运，通过400伏低压交流网络构建起风光储多能互补的离网型微电网，为全岛提供全天候100%绿电供应。

在该系统中，定频构网储能作为全岛微电网的主电源，以定压定频控制模式运行，实时响应系统功率缺额与盈余，自动充放电实现功率平衡，在新能源出力和负荷剧烈波动时主动提供支撑，维持全系统频率恒定、无频率动态过程。2026年7月29日，项目团队开展系统频率稳定性专项试验：试验期间，光伏出力在9.98至20.96千瓦、风机出力在0.54至10.06千瓦、储能出力在-11.10至10.15千瓦间大幅波动，而系统频率始终稳定维持恒定，波动幅度仅0.000002赫兹（当前电网频率波动标准差一般为0.02赫兹以上，国家标准允许的频率偏差范围为±0.2赫兹）。该项目是首个定频构网全绿电海岛保供微网示范，探索出一条海岛能源低碳转型与民生保供协同发展的新路径。

图2 大管岛海岛末端保供微电网示范工程投运现场

图3 大管岛频率稳定性专项试验：风光储荷功率剧烈波动（左）与系统频率维持恒定（右）

单台区并离网示范：边境牧区告别用电不稳

赫尔洪德移民新村地处呼伦贝尔草原腹地，毗邻中俄边境，属于典型的末端偏远牧区弱电网供电区域。每逢冬季风雪肆虐，线路故障频发，频率波动剧烈，牧民的生产生活常因停电而陷入困境。项目建设100千瓦/200千瓦时串并联定频构网储能装置，通过柔性互联一端接入35千伏大电网、另一端接入10千伏配网，正常运行时对两端电网同时提供主动支撑；当发生单侧离网或孤网运行时，定频构网储能可为负荷提供恒频恒压供电至少3天，形成“风电+光伏+储能”多能互补的本地电力系统。项目预计每年可减少二氧化碳排放347吨，既保证了牧民稳定供电，也没有给草原增加生态负担。项目投运后，先后获人民日报、新华社、光明日报、内蒙古电视台新闻联播等多家媒体报道，全网累计阅读量超30万。

图4 赫尔洪德牧区末端保供微电网示范工程投运现场

多台区协同示范：移民新村打造全绿电标杆

弘德村位于宁夏吴忠市红寺堡区，是我国最大的易地生态移民安置区，也是闽宁协作示范村。2020年6月，习近平总书记视察宁夏首站来到弘德村，留下“更好生活还在后头”的殷切嘱托。针对弘德村及红寺堡富祥片区配变台区午间光伏大发时段电压越上限、三相电流不平衡等电能质量问题，以及台区负荷波动大、峰谷差较大、光伏扶贫电站消纳难等矛盾，项目建设3套135千瓦/257千瓦时定频构网储能，结合低压互联组网技术，实现储能资源分区独立稳压、跨台区灵活调配。

其中，弘德村#10配变台区独立配置1台定频储能柜，承担平抑本台区负荷波动、补偿无功功率、稳定低压供电电压的任务，满足单台区独立调压、削峰填谷的运行需求；富祥#02、#03箱变台区各配置1台，通过低压互联电缆组成联动系统，两台储能作为共享资源，根据两个台区实时负荷变化和供电压力灵活调配容量，实现跨台区互补供电、负荷均衡调配，最大化利用储能设备容量。项目有效提升了低压配网供电可靠性与新能源就地消纳能力，打造出全绿电生态移民村示范样板。

图5 吴忠村镇末端保供模块化微电网项目投运现场

图6 闽宁协作示范村——弘德村

三个示范工程按照单台区离网、单台区并离网、多台区协同的逻辑梯次布局，覆盖了定频构网技术的主要应用场景，其中两个示范工程落地我国少数民族自治区，以绿色电力支撑边疆民族地区产业发展与民生改善，为促进民族团结进步、兴边富民和乡村全面振兴提供了坚实的能源保障。

从末端保供微电网走向大电网与绿电直连

定频构网技术相比传统构网方案具有三方面突出优势：一是稳定性好，并网场景下定频设备可提升末端电网强度、促进新能源消纳，微电网运行基本无需针对各种运行方式分别开展稳定性校核，只需重点关注电力电量平衡问题；二是适应性强，可灵活适应各种电网拓扑，并离网切换、多微电网组网分网等运行方式均可零冲击无感完成；三是经济性优，相比传统构网方案不增加储能成本，系统运行不再受稳定问题制约，输变电设备利用率提升。

下一步，团队将推动定频构网技术从电网末端走向更广阔的应用场景。一方面，面向新能源“沙戈荒”大基地、经柔性直流外送的区域系统以及独立储能电站等大电网场景，定频控制在改善系统稳定性方面优势显著：在定频设备容量占比尚不足以主导系统动态特性的阶段，系统频率仍维持现有运行机制，但定频控制可显著提升系统稳定性，且不增加任何硬件成本；随着定频设备的容量和比例不断提高，配合自适应参数调整技术，可自然实现全系统定频运行，平稳完成从传统功率频率控制体系向定频有功控制体系的过渡，为大规模新能源安全外送提供有力支撑。另一方面，面向绿电直连园区、零碳园区、AIDC数据中心供电等新兴场景，基于定频构网技术建设模块化风光储微电网，可实现源网荷储灵活组网与全时间尺度稳定运行，为相关项目提供高可靠、可复制的技术底座。

从黄海之滨的偏远海岛，到呼伦贝尔草原的边境牧区，再到贺兰山东麓的移民新村，定频构网技术正以其原创性、颠覆性与可复制性，加快构建定频、强稳定的新型电力系统，为我国能源绿色低碳转型和“双碳”目标实现提供坚实的技术支撑。

供稿丨赵博元

编辑丨陈磊

校对丨徐飞

审核丨闵勇