隨著“雙碳”目標的提出，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備，將帶來低慣量、高波動、弱支撐等問題。構網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《國家能源局關于組織開展可再生能源發(fā)展試點示范的通知》，其中提出到2025年，國家能源局組織實施一批技術先進、經濟效益合理、具有較好推廣應用前景的示范項目，其中包括新能源加儲能構網型技術示范。
構網型儲能項目在西藏、新疆、青海等地區(qū)得到廣泛支持，利用構網型儲能來解決“雙高”電網下系統(tǒng)的慣量降低問題，提高新能源接入弱電網的電壓、頻率等穩(wěn)定支撐能力，或將成為新型儲能技術領域的長期發(fā)展趨勢。
構網型儲能項目在西藏、新疆、青海等地區(qū)得到廣泛支持，利用構網型儲能來解決“雙高”電網下系統(tǒng)的慣量降低問題，提高新能源接入弱電網的電壓、頻率等穩(wěn)定支撐能力，或將成為新型儲能技術領域的長期發(fā)展趨勢。
構網型儲能迎來政策支持
國網湖北電科院支撐湖北公司在國內首次集中應用構網型儲能技術，率先研制了適用于構網型儲能系統(tǒng)的檢測平臺，制定了成套的暫、穩(wěn)態(tài)性能測試方案，完成國內首次構網型儲能電站現場成套測試。本課堂將針對構網型儲能的原理、驗證及應用案例進行介紹。
構網型儲能電站工程
構網型(grid-forming control)儲能是基于構網型控制技術的儲能系統(tǒng)，其核心部件是使用構網控制策略的儲能變流器。采用構網型控制策略的變流器，可模擬同步發(fā)電機組，內部設定電壓參考信號，通過控制變流器輸出的相位和幅值，與電網進行有功與無功功率交換，其既可以并網運行，也可以不依賴電網而獨立運行。通過對變流器控制特性塑造，并適度提高其過載能力，可具備與同步電機相似的外特性，成為支撐大電網穩(wěn)定運行的電壓源。
不同電網支撐型系統(tǒng)技術對比
控制框圖分為兩個部分，分別是P-f控制與Q-U控制。其中，有功控制部分包括三個模塊，分別是一次調頻模塊、阻尼模塊與擺動方程模塊；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。
構網型控制框圖
構網型儲能控制技術特性
構網型儲能系統(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“穩(wěn)壓器”作用，有效提升新能源消納能力。此外，構網型儲能系統(tǒng)在離網模式和并網模式下皆可運行，具備黑啟動能力，具有強弱電網寬自適應能力，且能實現100%新能源接入，在新型電力系統(tǒng)領域發(fā)揮著巨大作用。
構網型儲能系統(tǒng)現場性能測控裝置
構網型儲能系統(tǒng)測試現場
構網型儲能運行實證
湖北荊門新港儲能電站是湖北公司新型電力系統(tǒng)第一批試驗示范項目，是公司投資建設的首座電化學儲能電站，設計總容量為50MW/100MWh，具備1.5倍/10秒的短時暫態(tài)過載能力，于2022年12月31日實現一期并網，2023年12月17日實現全容量并網。項目創(chuàng)造了三項“國內第一”，一是在國內儲能領域首次集中應用構網型技術；二是完成國內首次構網型儲能性能測試；三是開展首次構網型儲能多場景支撐能力實證。2023年12月27日，該項目入選國家能源局新型儲能試點示范項目。
湖北新港50MW/100MWh構網型儲能示范工程照
國網湖北電科院支撐該工程可研、設計、監(jiān)造、調試、性能檢測及真型試驗，并以“工程-科研-實證”的路徑，針對構網型儲能開展了系列攻關，承擔國網指南科技項目2項，牽頭或參與儲能標準創(chuàng)制3項，形成論文、專利20余項，成功推動了我國構網型儲能工程化應用，相關成果獲行業(yè)內肯定，受到國內主流媒體的廣泛報道。
國內首次構網型儲能性能試驗
構網型儲能被普遍認為是行業(yè)未來發(fā)展的趨勢，但目前看來，還缺乏相應的統(tǒng)一標準和規(guī)范，如相關的技術規(guī)范、功能要求、規(guī)范測試、驗收標準等亟待出臺，同時還需要建立合理的調用機制和盈利機制，在發(fā)揮支撐電網的同時獲取合理收益，推動儲能產業(yè)的健康長遠發(fā)展。下一步，國網湖北電科院將在構網型儲能的標準制定、多場景應用、商業(yè)模式研究上持續(xù)攻關，有效支撐“雙高”新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行及新能源高比例消納。
