隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，我國電力系統(tǒng)開始大力發(fā)展新能源發(fā)電、投入更多電力電子設(shè)備，將帶來低慣量、高波動(dòng)、弱支撐等問題。構(gòu)網(wǎng)型儲能可滿足對系統(tǒng)不同頻率和不同電壓的支撐，并提升系統(tǒng)的短路容量和慣量。2023年9月27日，國家能源局發(fā)布《國家能源局關(guān)于組織開展可再生能源發(fā)展試點(diǎn)示范的通知》，其中提出到2025年，國家能源局組織實(shí)施一批技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)效益合理、具有較好推廣應(yīng)用前景的示范項(xiàng)目，其中包括新能源加儲能構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)示范。
構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目在西藏、新疆、青海等地區(qū)得到廣泛支持，利用構(gòu)網(wǎng)型儲能來解決“雙高”電網(wǎng)下系統(tǒng)的慣量降低問題，提高新能源接入弱電網(wǎng)的電壓、頻率等穩(wěn)定支撐能力，或?qū)⒊蔀樾滦蛢δ芗夹g(shù)領(lǐng)域的長期發(fā)展趨勢。
構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目在西藏、新疆、青海等地區(qū)得到廣泛支持，利用構(gòu)網(wǎng)型儲能來解決“雙高”電網(wǎng)下系統(tǒng)的慣量降低問題，提高新能源接入弱電網(wǎng)的電壓、頻率等穩(wěn)定支撐能力，或?qū)⒊蔀樾滦蛢δ芗夹g(shù)領(lǐng)域的長期發(fā)展趨勢。
構(gòu)網(wǎng)型儲能迎來政策支持
國網(wǎng)湖北電科院支撐湖北公司在國內(nèi)首次集中應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)，率先研制了適用于構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)的檢測平臺，制定了成套的暫、穩(wěn)態(tài)性能測試方案，完成國內(nèi)首次構(gòu)網(wǎng)型儲能電站現(xiàn)場成套測試。本課堂將針對構(gòu)網(wǎng)型儲能的原理、驗(yàn)證及應(yīng)用案例進(jìn)行介紹。
構(gòu)網(wǎng)型儲能電站工程
構(gòu)網(wǎng)型(grid-forming control)儲能是基于構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)的儲能系統(tǒng)，其核心部件是使用構(gòu)網(wǎng)控制策略的儲能變流器。采用構(gòu)網(wǎng)型控制策略的變流器，可模擬同步發(fā)電機(jī)組，內(nèi)部設(shè)定電壓參考信號，通過控制變流器輸出的相位和幅值，與電網(wǎng)進(jìn)行有功與無功功率交換，其既可以并網(wǎng)運(yùn)行，也可以不依賴電網(wǎng)而獨(dú)立運(yùn)行。通過對變流器控制特性塑造，并適度提高其過載能力，可具備與同步電機(jī)相似的外特性，成為支撐大電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的電壓源。
不同電網(wǎng)支撐型系統(tǒng)技術(shù)對比
控制框圖分為兩個(gè)部分，分別是P-f控制與Q-U控制。其中，有功控制部分包括三個(gè)模塊，分別是一次調(diào)頻模塊、阻尼模塊與擺動(dòng)方程模塊；無功控制主要包括Q-V下垂模塊、虛擬阻抗模塊、電壓控制環(huán)模塊與電流控制環(huán)模塊。
構(gòu)網(wǎng)型控制框圖
構(gòu)網(wǎng)型儲能控制技術(shù)特性
構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)具有自主支撐電壓和頻率的能力，能提升系統(tǒng)短路容量和慣量，改善電網(wǎng)阻抗特性，抑制寬頻振蕩等。其不僅能高效充放電，還能起到電網(wǎng)“穩(wěn)壓器”作用，有效提升新能源消納能力。此外，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)在離網(wǎng)模式和并網(wǎng)模式下皆可運(yùn)行，具備黑啟動(dòng)能力，具有強(qiáng)弱電網(wǎng)寬自適應(yīng)能力，且能實(shí)現(xiàn)100%新能源接入，在新型電力系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)揮著巨大作用。
構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)現(xiàn)場性能測控裝置
構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)測試現(xiàn)場
構(gòu)網(wǎng)型儲能運(yùn)行實(shí)證
湖北荊門新港儲能電站是湖北公司新型電力系統(tǒng)第一批試驗(yàn)示范項(xiàng)目，是公司投資建設(shè)的首座電化學(xué)儲能電站，設(shè)計(jì)總?cè)萘繛?0MW/100MWh，具備1.5倍/10秒的短時(shí)暫態(tài)過載能力，于2022年12月31日實(shí)現(xiàn)一期并網(wǎng)，2023年12月17日實(shí)現(xiàn)全容量并網(wǎng)。項(xiàng)目創(chuàng)造了三項(xiàng)“國內(nèi)第一”，一是在國內(nèi)儲能領(lǐng)域首次集中應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)；二是完成國內(nèi)首次構(gòu)網(wǎng)型儲能性能測試；三是開展首次構(gòu)網(wǎng)型儲能多場景支撐能力實(shí)證。2023年12月27日，該項(xiàng)目入選國家能源局新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目。
湖北新港50MW/100MWh構(gòu)網(wǎng)型儲能示范工程照
國網(wǎng)湖北電科院支撐該工程可研、設(shè)計(jì)、監(jiān)造、調(diào)試、性能檢測及真型試驗(yàn)，并以“工程-科研-實(shí)證”的路徑，針對構(gòu)網(wǎng)型儲能開展了系列攻關(guān)，承擔(dān)國網(wǎng)指南科技項(xiàng)目2項(xiàng)，牽頭或參與儲能標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)制3項(xiàng)，形成論文、專利20余項(xiàng)，成功推動(dòng)了我國構(gòu)網(wǎng)型儲能工程化應(yīng)用，相關(guān)成果獲行業(yè)內(nèi)肯定，受到國內(nèi)主流媒體的廣泛報(bào)道。
國內(nèi)首次構(gòu)網(wǎng)型儲能性能試驗(yàn)
構(gòu)網(wǎng)型儲能被普遍認(rèn)為是行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，但目前看來，還缺乏相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如相關(guān)的技術(shù)規(guī)范、功能要求、規(guī)范測試、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等亟待出臺，同時(shí)還需要建立合理的調(diào)用機(jī)制和盈利機(jī)制，在發(fā)揮支撐電網(wǎng)的同時(shí)獲取合理收益，推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)的健康長遠(yuǎn)發(fā)展。下一步，國網(wǎng)湖北電科院將在構(gòu)網(wǎng)型儲能的標(biāo)準(zhǔn)制定、多場景應(yīng)用、商業(yè)模式研究上持續(xù)攻關(guān)，有效支撐“雙高”新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及新能源高比例消納。
