什么是構網型儲能?與跟網型儲能技術有什么區(qū)別?
光伏產業(yè)網訊
發(fā)布日期:2024-07-08
核心提示:
什么是構網型儲能?與跟網型儲能技術有什么區(qū)別?
隨著中國能源結構的快速轉型,儲能技術作為靈活調節(jié)資源和潛在的主動支持手段,已成為新型電力系統(tǒng)應對電網安全挑戰(zhàn)的關鍵。
目前有跟網型儲能技術和構網型儲能技術。隨著風電、光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)中占比的逐步提升,電力系統(tǒng)的運行模式發(fā)生深刻改變,特別是在西藏、新疆、甘肅、寧夏在新能源高占比、電網相對薄弱的地區(qū),以及依托沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)建設的新能源大基地送端,面臨著多場站短路比過低、寬頻震蕩、慣量水平低、電壓和功角穩(wěn)定性差等問題。因此,構網型儲能是目前是行業(yè)目前關注的熱點,南瑞繼保、華為、陽光電源、科華數能等主流廠家均推出具備構網能力的儲能設備,在部分項目中已得到應用。
那么什么是構網型儲能技術?它與跟網型儲能技術又有什么區(qū)別?
跟網型技術
跟網型儲能系統(tǒng)本質上是電流源,它自身無法提供電壓與頻率的支撐,必須依賴電網的電壓和頻率來運行。因此,跟網型儲能系統(tǒng)無法獨立支撐電網系統(tǒng),只能在電網存在的情況下工作。跟網型儲能系統(tǒng)通常用于補充電網的瞬時功率需求,提高電網的穩(wěn)定性和可靠性。
跟網型儲能系統(tǒng)技術原理是指儲能系統(tǒng)作為一個電流源,其工作狀態(tài)依賴于電網的電壓和頻率。在跟網模式下,儲能系統(tǒng)的變流器會跟隨電網的相位信息,通過鎖相環(huán)(PLL)測量并網點(PCC)的相位信息,從而實現與電網的同步。這種控制模式下,儲能系統(tǒng)無法獨立提供電壓和頻率的支撐,因此在電網存在的情況下才能工作。跟網型儲能系統(tǒng)通常用于補充電網的瞬時功率需求,提高電網的穩(wěn)定性和可靠性。
構網型技術
構網型儲能系統(tǒng)本質上是電壓源,它能夠內部設定電壓參數,輸出穩(wěn)定的電壓與頻率。構網型儲能系統(tǒng)不僅可以并網運行,還可以離網運行,對電網的支撐能力較強。由于其電壓源的特性,構網型儲能系統(tǒng)能夠有效改善新型電力系統(tǒng)的短路容量和轉動慣量缺失等問題,因此在新型電力系統(tǒng)中具有重要的應用前景。
目前有跟網型儲能技術和構網型儲能技術。隨著風電、光伏發(fā)電在電力系統(tǒng)中占比的逐步提升,電力系統(tǒng)的運行模式發(fā)生深刻改變,特別是在西藏、新疆、甘肅、寧夏在新能源高占比、電網相對薄弱的地區(qū),以及依托沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)建設的新能源大基地送端,面臨著多場站短路比過低、寬頻震蕩、慣量水平低、電壓和功角穩(wěn)定性差等問題。因此,構網型儲能是目前是行業(yè)目前關注的熱點,南瑞繼保、華為、陽光電源、科華數能等主流廠家均推出具備構網能力的儲能設備,在部分項目中已得到應用。
那么什么是構網型儲能技術?它與跟網型儲能技術又有什么區(qū)別?
跟網型技術
跟網型儲能系統(tǒng)本質上是電流源,它自身無法提供電壓與頻率的支撐,必須依賴電網的電壓和頻率來運行。因此,跟網型儲能系統(tǒng)無法獨立支撐電網系統(tǒng),只能在電網存在的情況下工作。跟網型儲能系統(tǒng)通常用于補充電網的瞬時功率需求,提高電網的穩(wěn)定性和可靠性。
跟網型儲能系統(tǒng)技術原理是指儲能系統(tǒng)作為一個電流源,其工作狀態(tài)依賴于電網的電壓和頻率。在跟網模式下,儲能系統(tǒng)的變流器會跟隨電網的相位信息,通過鎖相環(huán)(PLL)測量并網點(PCC)的相位信息,從而實現與電網的同步。這種控制模式下,儲能系統(tǒng)無法獨立提供電壓和頻率的支撐,因此在電網存在的情況下才能工作。跟網型儲能系統(tǒng)通常用于補充電網的瞬時功率需求,提高電網的穩(wěn)定性和可靠性。
構網型技術
構網型儲能系統(tǒng)本質上是電壓源,它能夠內部設定電壓參數,輸出穩(wěn)定的電壓與頻率。構網型儲能系統(tǒng)不僅可以并網運行,還可以離網運行,對電網的支撐能力較強。由于其電壓源的特性,構網型儲能系統(tǒng)能夠有效改善新型電力系統(tǒng)的短路容量和轉動慣量缺失等問題,因此在新型電力系統(tǒng)中具有重要的應用前景。
構網型儲能系統(tǒng)技術原理是指儲能系統(tǒng)作為一個電壓源,能夠內部設定電壓參數,輸出穩(wěn)定的電壓與頻率。構網型變流器采用與同步發(fā)電機類似的功率同步策略,不需要借助鎖相環(huán)便可實現同步。在系統(tǒng)強度弱、物理慣性低的電網中,變流器宜采用構網控制。構網型變流器還能為系統(tǒng)提供虛擬慣性和阻尼,即使在沒有外部電網相位信息的情況下,也能獨立工作。隨著新能源和電力電子設備的滲透率增加,電力系統(tǒng)的慣性減小、系統(tǒng)強度變弱,構網控制技術可以提高變流器的電壓、頻率支撐能力,增強電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
兩種技術的區(qū)別
跟網型和構網型儲能系統(tǒng)的主要區(qū)別在于它們的電源屬性和控制方式。跟網型本質為電流源,自身無法提供電壓與頻率支撐,必須依賴電網電壓和頻率,無法支撐系統(tǒng);構網型本質為電壓源,內部設定電壓參數信號輸出電壓與頻率,既可并網也可離網運行,對電網支撐能力強。
此外,跟網型變流器在弱電網中存在穩(wěn)定性問題,而構網型變流器則能夠在弱電網中提供穩(wěn)定的頻率支持,有助于提高電網的穩(wěn)定性。
跟網型儲能系統(tǒng)適用于那些電網穩(wěn)定性較好,不需要額外提供電壓和頻率支撐的場合。而構網型儲能系統(tǒng)則更適合于新型電力系統(tǒng),尤其是在新能源比重較高、電網穩(wěn)定性較差的地區(qū),如西北地區(qū),以及新疆、西藏等電網較弱的省份。
構網型PCS與跟網型儲能PCS區(qū)別
1.跟網型PCS,主要控制交流測電流,通過鎖相環(huán)跟蹤現有電網電壓相角,隨后經過坐標變換及PWM調制環(huán)節(jié)后形成控制信號并反饋回開關管。
跟網型PCS控制結構鎖相環(huán)技術現階段相對成熟,因此可在系統(tǒng)確定電流和最大功率點的條件下對系統(tǒng)進行控制。但控制所依賴的鎖相環(huán)技術雖相對成熟,仍存在被動地獲取電網提供穩(wěn)定的頻率和電壓參考值才能正常工作,且自身控制回路穩(wěn)定性要弱于構網型儲能回路,無法起到主動支撐系統(tǒng)的作用。
2.構網型PCS不同于跟網型控制利用鎖相環(huán)對電網進行同步,構網型PCS在內部設定電壓參考信號,經過功率計算模塊及頻率下垂控制后與電網其余部分同步。類似于同步發(fā)電機控制,不依賴外部電壓參考信號。
構網型PCS具備沒有外界發(fā)電供給條件下調動自身運行實時調整輸出能力,通過功率輸出調整保持電壓輸出,形成電壓源并網,并保持系統(tǒng)穩(wěn)定,另在沒有剛性電壓源的弱電網中可形成一個獨立電網。但是構網型PCS過流能力由1.5倍提升至3.0倍,故成本較跟網型大幅增加。
跟網型與構網型技術對比及優(yōu)劣勢分析
注*:系統(tǒng)成本以50MW/100MWh液冷系統(tǒng)報價為參考
數據來源:某PCS頭部生產商
數據來源:某PCS頭部生產商
發(fā)展趨勢
構網型儲能作為新興技術,行業(yè)仍處于探索的階段,電網的需求尚未明確,相關的規(guī)程規(guī)范尚未建立,儲能系統(tǒng)標準配置和做法尚未統(tǒng)一,但構網技術是支撐新型電力系統(tǒng)建設的“剛需”,下一步,構網型儲能在單體PCS的過載能力、控制算法、仿真建模等方面將會進一步進行技術提升和優(yōu)化,滿足不同電網或地區(qū)差異化的構網要求。