隨著(zhù)“雙碳”目標的提出，我國電力系統開(kāi)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(lái)低慣量、高波動(dòng)、弱支撐等問(wèn)題。構網(wǎng)型儲能可滿(mǎn)足對系統不同頻率和不同電壓的支撐，并提升系統的短路容量和慣量。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(kāi)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(wǎng)型技術(shù)示范。
構網(wǎng)型儲能項目在西藏、新疆、青海等地區得到廣泛支持，利用構網(wǎng)型儲能來(lái)解決“雙高”電網(wǎng)下系統的慣量降低問(wèn)題，提高新能源接入弱電網(wǎng)的電壓、頻率等穩定支撐能力，或將成為新型儲能技術(shù)領(lǐng)域的長(cháng)期發(fā)展趨勢。
構網(wǎng)型儲能項目在西藏、新疆、青海等地區得到廣泛支持，利用構網(wǎng)型儲能來(lái)解決“雙高”電網(wǎng)下系統的慣量降低問(wèn)題，提高新能源接入弱電網(wǎng)的電壓、頻率等穩定支撐能力，或將成為新型儲能技術(shù)領(lǐng)域的長(cháng)期發(fā)展趨勢。
構網(wǎng)型儲能迎來(lái)政策支持
國網(wǎng)湖北電科院支撐湖北公司在國內首次集中應用構網(wǎng)型儲能技術(shù)，率先研制了適用于構網(wǎng)型儲能系統的檢測平臺，制定了成套的暫、穩態(tài)性能測試方案，完成國內首次構網(wǎng)型儲能電站現場(chǎng)成套測試。本課堂將針對構網(wǎng)型儲能的原理、驗證及應用案例進(jìn)行介紹。
構網(wǎng)型儲能電站工程
構網(wǎng)型(grid-forming control)儲能是基于構網(wǎng)型控制技術(shù)的儲能系統，其核心部件是使用構網(wǎng)控制策略的儲能變流器。采用構網(wǎng)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(guò)控制變流器輸出的相位和幅值，與電網(wǎng)進(jìn)行有功與無(wú)功功率交換，其既可以并網(wǎng)運行，也可以不依賴(lài)電網(wǎng)而獨立運行。通過(guò)對變流器控制特性塑造，并適度提高其過(guò)載能力，可具備與同步電機相似的外特性，成為支撐大電網(wǎng)穩定運行的電壓源。
不同電網(wǎng)支撐型系統技術(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，分別是一次調頻模塊、阻尼模塊與擺動(dòng)方程模塊；無(wú)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(wǎng)型控制框圖
構網(wǎng)型儲能控制技術(shù)特性
構網(wǎng)型儲能系統具有自主支撐電壓和頻率的能力，能提升系統短路容量和慣量，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)“穩壓器”作用，有效提升新能源消納能力。此外，構網(wǎng)型儲能系統在離網(wǎng)模式和并網(wǎng)模式下皆可運行，具備黑啟動(dòng)能力，具有強弱電網(wǎng)寬自適應能力，且能實(shí)現100%新能源接入，在新型電力系統領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)巨大作用。
構網(wǎng)型儲能系統現場(chǎng)性能測控裝置
構網(wǎng)型儲能系統測試現場(chǎng)
構網(wǎng)型儲能運行實(shí)證
湖北荊門(mén)新港儲能電站是湖北公司新型電力系統第一批試驗示范項目，是公司投資建設的首座電化學(xué)儲能電站，設計總容量為50MW/100MWh，具備1.5倍/10秒的短時(shí)暫態(tài)過(guò)載能力，于2022年12月31日實(shí)現一期并網(wǎng)，2023年12月17日實(shí)現全容量并網(wǎng)。項目創(chuàng )造了三項“國內第一”，一是在國內儲能領(lǐng)域首次集中應用構網(wǎng)型技術(shù)；二是完成國內首次構網(wǎng)型儲能性能測試；三是開(kāi)展首次構網(wǎng)型儲能多場(chǎng)景支撐能力實(shí)證。2023年12月27日，該項目入選國家能源局新型儲能試點(diǎn)示范項目。
湖北新港50MW/100MWh構網(wǎng)型儲能示范工程照
國網(wǎng)湖北電科院支撐該工程可研、設計、監造、調試、性能檢測及真型試驗，并以“工程-科研-實(shí)證”的路徑，針對構網(wǎng)型儲能開(kāi)展了系列攻關(guān)，承擔國網(wǎng)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(zhuān)利20余項，成功推動(dòng)了我國構網(wǎng)型儲能工程化應用，相關(guān)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(wǎng)型儲能性能試驗
構網(wǎng)型儲能被普遍認為是行業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢，但目前看來(lái)，還缺乏相應的統一標準和規范，如相關(guān)的技術(shù)規范、功能要求、規范測試、驗收標準等亟待出臺，同時(shí)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(wǎng)的同時(shí)獲取合理收益，推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)的健康長(cháng)遠發(fā)展。下一步，國網(wǎng)湖北電科院將在構網(wǎng)型儲能的標準制定、多場(chǎng)景應用、商業(yè)模式研究上持續攻關(guān)，有效支撐“雙高”新型電力系統穩定運行及新能源高比例消納。
