隨著我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的快速推進，儲能作為優(yōu)質(zhì)的靈活調(diào)節(jié)資源和潛在的主動支撐手段，已成為新型電力系統(tǒng)應(yīng)對電網(wǎng)安全挑戰(zhàn)的有力支撐。其中，跟網(wǎng)型儲能和構(gòu)網(wǎng)型儲能作為兩個重要技術(shù)路線，在提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和新能源的消納能力等方面具有重要應(yīng)用價值。本文將對這兩種儲能技術(shù)進行深入解讀，探討它們的技術(shù)特點、應(yīng)用場景以及未來發(fā)展趨勢。
跟網(wǎng)型儲能
跟網(wǎng)型儲能系統(tǒng)本質(zhì)上是電流源，其工作狀態(tài)依賴于電網(wǎng)的電壓和頻率。在跟網(wǎng)模式下，儲能變流器會精準地捕捉電網(wǎng)的相位信息，通過鎖相環(huán)(PLL)測量并網(wǎng)點(PCC)的相位，實現(xiàn)與電網(wǎng)的同步。然而，這種控制模式使得儲能系統(tǒng)自身無法提供電壓和頻率支撐，必須依賴電網(wǎng)提供的穩(wěn)定電壓和頻率才能正常工作，在孤島和離網(wǎng)模式下，跟網(wǎng)型儲能系統(tǒng)將無法正常運行。因此，跟網(wǎng)型儲能系統(tǒng)更適用于電網(wǎng)穩(wěn)定性較好的區(qū)域。
構(gòu)網(wǎng)型儲能
構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)本質(zhì)上是電壓源，它能夠自主設(shè)定電壓參數(shù)，輸出穩(wěn)定的電壓與頻率，提升變流器的電壓、頻率支撐能力，增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在頻率和慣量支撐方面，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)通過控制釋放直流側(cè)儲能能量，等效為同步機慣量機械能或阻尼能量，進而提供慣量響應(yīng)與振蕩抑制。
在電壓支撐方面，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)通過功率同步控制機制，將儲能變流器塑造成電壓源外特性，可在不依賴外界交流系統(tǒng)的情況下，自行構(gòu)建交流側(cè)電壓幅值與相位，為電力系統(tǒng)提供強大的電壓支撐。因此，構(gòu)網(wǎng)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(wǎng)穩(wěn)定性較差的地區(qū)，例如西北地區(qū)、新疆以及西藏等電網(wǎng)較弱的省份。
跟網(wǎng)型與構(gòu)網(wǎng)型儲能PCS對比
(1)跟網(wǎng)型PCS，控制結(jié)構(gòu)簡單，現(xiàn)階段技術(shù)相對成熟，主要通過鎖相環(huán)技術(shù)追蹤電網(wǎng)電壓相角，經(jīng)過坐標變換及PWM調(diào)制環(huán)節(jié)后形成控制信號并反饋回開關(guān)管。其功能局限性在于必須依賴電網(wǎng)提供的穩(wěn)定頻率和電壓參考值，控制回路的穩(wěn)定性相對較弱，無法起到主動支撐系統(tǒng)的作用。
(2)構(gòu)網(wǎng)型PCS，在內(nèi)部設(shè)定電壓參考信號，通過功率計算模塊及頻率下垂控制實現(xiàn)與電網(wǎng)的同步，具備在沒有外界發(fā)電供給的情況下調(diào)動自身運行實時調(diào)整輸出的能力，通過功率輸出調(diào)整保持電壓輸出，形成電壓源并網(wǎng)，保持系統(tǒng)穩(wěn)定。此外，構(gòu)網(wǎng)型PCS需具備短時過載能力，行業(yè)普遍采用“超配”2-3倍PCS的方式，來滿足儲能系統(tǒng)在3倍過載時能夠提供10秒的支撐能力，故成本較跟網(wǎng)型大幅增加。
發(fā)展趨勢
伴隨新能源滲透率不斷提升，“跟網(wǎng)”向“構(gòu)網(wǎng)”轉(zhuǎn)變已經(jīng)成為行業(yè)共識，也是儲能技術(shù)未來發(fā)展的趨勢之一。構(gòu)網(wǎng)型儲能作為新興技術(shù)，行業(yè)仍處于探索的階段，存在技術(shù)門檻高、成本較高以及缺乏統(tǒng)一標準等挑戰(zhàn)。但構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)是支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的剛需，應(yīng)對“雙高”電網(wǎng)(高比例清潔能源、高比例電力電子裝置)帶來的發(fā)電隨機性、波動性、低慣量、離散化等挑戰(zhàn)，需要構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)來實現(xiàn)頻率穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和功角穩(wěn)定的支撐。未來，隨著技術(shù)的進步和成本的降低，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)有望在更多地區(qū)得到應(yīng)用，成為電力系統(tǒng)向更高比例可再生能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)之一。
結(jié)語
在能源轉(zhuǎn)型的道路上，跟網(wǎng)型儲能與構(gòu)網(wǎng)型儲能作為兩大技術(shù)路徑，各有千秋。跟網(wǎng)型儲能以其簡單可靠、成本較低的特點，在穩(wěn)定性較好的電網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用;而構(gòu)網(wǎng)型儲能則以其強大的電壓、頻率支撐能力和短時高過載能力，可有效提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和新能源的消納能力。未來，隨著新能源比重的不斷增加和電網(wǎng)穩(wěn)定性的挑戰(zhàn)日益嚴峻，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)將發(fā)揮更加重要的作用，為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供堅實的技術(shù)支撐。
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