隨著新型電力系統(tǒng)的深入構(gòu)建，新能源在電力體系中的占比日益攀升。截至2023年底，風(fēng)電、太陽能裝機容量已占據(jù)全國電源裝機的三分之一，發(fā)電量占比亦達到15%。根據(jù)國家能源局發(fā)布的《2024年能源工作指導(dǎo)意見》，預(yù)計至2024年底，這一比例將進一步提升至17%以上。隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電占比的持續(xù)提升，電力系統(tǒng)的運行模式正經(jīng)歷著深刻的變革。特別是在西藏、新疆、甘肅、寧夏等新能源占比高、電網(wǎng)基礎(chǔ)相對薄弱的地區(qū)，以及依托沙漠、戈壁、荒漠建設(shè)的新能源大基地送端，面臨著諸多挑戰(zhàn)，如多站短路比過低、寬頻震蕩、慣量水平不足以及電壓和功角穩(wěn)定性差等問題。
在這樣的背景下，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)應(yīng)運而生，成為行業(yè)的關(guān)注焦點。構(gòu)網(wǎng)型儲能，顧名思義，即指那些能夠構(gòu)建并維持輸出電壓和頻率，以電壓源特性運行，并在電網(wǎng)故障時主動支撐電網(wǎng)的儲能系統(tǒng)。當前，南瑞繼保、華為、陽光電源、科華數(shù)能等主流廠家紛紛推出具備構(gòu)網(wǎng)能力的儲能設(shè)備，并在部分項目中得到了實際應(yīng)用。同時，新疆、西藏等地的構(gòu)網(wǎng)型儲能項目已開展人工短路試驗，以驗證其對電力系統(tǒng)的主動支撐能力。
然而，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)尚處于發(fā)展的初期階段，行業(yè)內(nèi)尚未形成統(tǒng)一的技術(shù)要求。通過觀察主流廠家的構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)，我們可以窺見當前及未來構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢。
首先，構(gòu)網(wǎng)型儲能需具備一定的短時過載能力。當電網(wǎng)發(fā)生暫態(tài)故障時，構(gòu)網(wǎng)型儲能能夠通過提供短時過載能力，主動支撐電網(wǎng)，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。目前，行業(yè)普遍要求儲能系統(tǒng)在3倍過載時能夠提供10秒的支撐能力。盡管關(guān)于短時過載持續(xù)時間的討論仍在繼續(xù)，但提供短時的過載能力已成為構(gòu)網(wǎng)型儲能與常規(guī)跟網(wǎng)型儲能的主要區(qū)別，同時也是影響設(shè)備價格的重要因素。
常規(guī)儲能電站的PCS通常具備1.1倍過載長期運行、1.2倍過載1-2分鐘運行以及1.5倍過載10秒左右的能力。為滿足儲能系統(tǒng)的短時過載要求，行業(yè)普遍采用“超配”PCS的方式。據(jù)調(diào)研了解，為滿足3倍10秒的過載能力，行業(yè)一般將PCS超配2-2.5倍。
其次，構(gòu)網(wǎng)型儲能的PCS控制策略也與傳統(tǒng)儲能有所不同。常規(guī)跟網(wǎng)型儲能主要運行于電流源模式，依賴于鎖相環(huán)PLL跟隨電網(wǎng)電壓和相位。而構(gòu)網(wǎng)型儲能則運行于電壓源模式，在電力系統(tǒng)發(fā)生擾動或故障時，能夠提供有功和無功的暫態(tài)支撐能力，有效抑制電壓和頻率的快速變化。因此，構(gòu)網(wǎng)型儲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、故障穿越以及黑啟動等能力。
最后，隨著構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其保護定值也需進行相應(yīng)調(diào)整。由于構(gòu)網(wǎng)型儲能需具備短時過載能力以及故障或離網(wǎng)的主動支撐能力，儲能系統(tǒng)及涉網(wǎng)的保護定值需重新設(shè)定。例如，BMS、斷路器等設(shè)備的過電流保護定值需調(diào)整以躲過短時過載電流，同時需校驗保護的配合和選擇性，確保在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下仍能準確、快速地響應(yīng)各種故障情況。
雖然構(gòu)網(wǎng)型儲能作為新興技術(shù)仍處于探索階段，電網(wǎng)的需求尚未完全明確，相關(guān)的規(guī)程規(guī)范也尚未建立，儲能系統(tǒng)的標準配置和做法尚未統(tǒng)一。但構(gòu)網(wǎng)技術(shù)無疑是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的“剛需”。未來，構(gòu)網(wǎng)型儲能在單體PCS的過載能力、控制算法、仿真建模等方面將進一步進行技術(shù)提升和優(yōu)化，以滿足不同電網(wǎng)或地區(qū)差異化的構(gòu)網(wǎng)要求。我們有理由相信，隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用的不斷拓展，構(gòu)網(wǎng)型儲能將在新型電力系統(tǒng)中發(fā)揮越來越重要的作用，為電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行提供有力支撐。
來源：網(wǎng)絡(luò)
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