隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)，新能源在電力系統(tǒng)中的占比將逐步提升。截至2023年底，風(fēng)電、太陽(yáng)能裝機(jī)占全國(guó)電源裝機(jī)占比達(dá)到36%，發(fā)電量占比為15%。國(guó)家能源局印發(fā)《2024年能源工作指導(dǎo)意見(jiàn)》提出，到2024年底，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電量占全國(guó)發(fā)電量的比重達(dá)到17%以上。
隨著風(fēng)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(yùn)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(wǎng)相對(duì)薄弱的地區(qū)，以及依托沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)建設(shè)的新能源大基地送端，面臨著多場(chǎng)站短路比過(guò)低、寬頻震蕩、慣量水平低、電壓和功角穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能一般指構(gòu)建并維持輸出電壓和頻率，以電壓源特性運(yùn)行，主動(dòng)支撐電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，特別是在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)主動(dòng)支撐電網(wǎng)。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能是行業(yè)目前關(guān)注的熱點(diǎn)，南瑞繼保、華為、陽(yáng)光電源、科華數(shù)能等主流廠家均推出具備構(gòu)網(wǎng)能力的儲(chǔ)能設(shè)備，在部分項(xiàng)目中已得到應(yīng)用。同時(shí)，新疆、西藏等地的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目已開(kāi)展人工短路試驗(yàn)，驗(yàn)證構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能對(duì)電力系統(tǒng)的主動(dòng)支撐能力。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能尚處于起步階段，行業(yè)尚未建立統(tǒng)一的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)要求，通過(guò)觀察主流廠家的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)，探索當(dāng)前和未來(lái)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)。
首先，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能應(yīng)具備一定的短時(shí)過(guò)載能力。在電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)故障時(shí)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能通過(guò)提供短時(shí)過(guò)載能力提供有功和無(wú)功，主動(dòng)支撐電網(wǎng)。行業(yè)目前普遍要求儲(chǔ)能系統(tǒng)在3倍過(guò)載時(shí)可提供10秒的支撐能力，盡管短時(shí)過(guò)載持續(xù)時(shí)間行業(yè)仍有爭(zhēng)議，但提供短時(shí)的過(guò)載能力仍是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能與常規(guī)跟網(wǎng)型儲(chǔ)能的主要差別，也是影響設(shè)備價(jià)格的主要因素。
常規(guī)儲(chǔ)能電站PCS普遍具備1.1倍過(guò)載長(zhǎng)期運(yùn)行，1.2倍過(guò)載1-2min的運(yùn)行能力，1.5倍10秒左右的過(guò)載能力。為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)的短時(shí)過(guò)載能力，一般通過(guò)常規(guī)PCS“超配”的模式來(lái)滿足過(guò)載要求，通過(guò)調(diào)研了解，為滿足3倍10s的過(guò)載能力，行業(yè)一般將PCS超配2-2.5倍。
其次，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能PCS控制策略不同。常規(guī)跟網(wǎng)型儲(chǔ)能主要運(yùn)行于電流源模式，依賴于鎖相環(huán)PLL跟隨電網(wǎng)電壓和相位，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能運(yùn)行于電壓源模式，在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動(dòng)或故障時(shí)，提供有功和無(wú)功的暫態(tài)支撐能力，抑制電壓和頻率的快速變化，一般來(lái)說(shuō)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在控制策略上需具備快速電壓支撐、慣量響應(yīng)、一次調(diào)頻、阻尼控制、相角跳變耐受、故障穿越、黑啟動(dòng)等能力。
最后，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能保護(hù)定值需進(jìn)行適應(yīng)。由于構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能需具備短時(shí)過(guò)載能力(例如3倍10s)以及故障或離網(wǎng)的主動(dòng)支撐能力，儲(chǔ)能系統(tǒng)及涉網(wǎng)的保護(hù)定值需進(jìn)行適應(yīng)。例如，BMS、斷路器等設(shè)備的過(guò)電流保護(hù)定值需躲過(guò)短時(shí)過(guò)載電流，同時(shí)需校驗(yàn)保護(hù)的配合和選擇性。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能作為新興技術(shù)，行業(yè)仍處于探索的階段，電網(wǎng)的需求尚未明確，相關(guān)的規(guī)程規(guī)范尚未建立，儲(chǔ)能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置和做法尚未統(tǒng)一，但構(gòu)網(wǎng)技術(shù)是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“剛需”，下一步，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在單體PCS的過(guò)載能力、控制算法、仿真建模等方面將會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行技術(shù)提升和優(yōu)化，滿足不同電網(wǎng)或地區(qū)差異化的構(gòu)網(wǎng)要求。
來(lái)源：中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì) 作者：禾木
評(píng)論