今年以來，構(gòu)網(wǎng)型儲能引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。從現(xiàn)在常用的“跟網(wǎng)”到理想中的“構(gòu)網(wǎng)”，這一轉(zhuǎn)變并不容易。但構(gòu)網(wǎng)型儲能究竟該如何建設(shè)，仍處于“摸著石頭過河”的探索階段。
8月4日，青海格爾木魯能50MW/100MWh構(gòu)網(wǎng)型儲能電站發(fā)布EPC項目總承包及儲能系統(tǒng)招標(biāo)公告;8月1日，寧夏電力采煤沉陷區(qū)復(fù)合光伏項目配套儲能一期EPC總承包工程公開招標(biāo)，項目一期100MW/200MWh儲能電站，采用構(gòu)網(wǎng)型儲能變流升壓一體機(PCS)……
今年以來，構(gòu)網(wǎng)型儲能引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。從名不見經(jīng)傳的技術(shù)路線到公開招標(biāo)的硬性要求，新疆、西藏等地發(fā)文鼓勵甚至強制配建。構(gòu)網(wǎng)型儲能究竟從何而來?它具備哪些特征，能夠給電力系統(tǒng)帶來哪些改變?在儲能電站盈利模式尚不清晰的當(dāng)前，構(gòu)網(wǎng)型儲能又是否會增加企業(yè)的投資負(fù)擔(dān)?
多地要求配建構(gòu)網(wǎng)型儲能
一直以來，我國構(gòu)建起以火電、水電等同步電源為主導(dǎo)的龐大交流同步電網(wǎng)，有力保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。但隨著新能源發(fā)電占比快速提升，電力系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備)特征，電力系統(tǒng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、運行機理、功能形態(tài)等正在發(fā)生深刻變化，低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等問題凸顯，電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
在新能源側(cè)的儲能系統(tǒng)上增加新型控制策略，使其具備同步發(fā)電機或者類似同步發(fā)電機的頻率調(diào)節(jié)和電壓控制能力，形成構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)，是解決上述問題的可行方案。
目前，我國已有多地提出鼓勵或強制新能源項目配建構(gòu)網(wǎng)型儲能。今年5月，西藏自治區(qū)發(fā)改委印發(fā)《2023年風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源項目開發(fā)建設(shè)方案》，要求保障性并網(wǎng)光伏項目+儲能項目配置儲能規(guī)模不低于光伏裝機容量的20%，儲能時長不低于4小時，并按要求加裝構(gòu)網(wǎng)型裝置。7月，西藏自治區(qū)發(fā)改委進(jìn)一步下發(fā)《關(guān)于積極推動西藏電力系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)型儲能項目試點示范應(yīng)用的通知》，鼓勵在阿里地區(qū)、那曲市、日喀則市、拉薩市等地區(qū)先行先試構(gòu)網(wǎng)型儲能。
無獨有偶。7月10日，新疆自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于組織上報2023年獨立新型儲建設(shè)方案的通知》，提出積極探索建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地構(gòu)網(wǎng)型儲能比例原則上不低于年度新型儲能規(guī)模的20%。
能源電力專家趙文瑛向《中國能源報》記者指出，構(gòu)網(wǎng)型儲能可以有效提升電網(wǎng)慣量阻尼特性，為系統(tǒng)提供電壓和頻率支撐，在高比例可再生能源和高比例電力電子設(shè)備“雙高”特性的新型電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
龍頭企業(yè)積極布局
構(gòu)網(wǎng)型儲能是一項前沿技術(shù)，本質(zhì)是通過控制變流器產(chǎn)生恒定的交流電壓源，從而獲得類似同步發(fā)電機一樣的運行特性。目前，美國、澳大利亞、中國等國家均積極推進(jìn)相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和示范應(yīng)用。
華能集團清潔能源技術(shù)研究院儲能技術(shù)部業(yè)務(wù)經(jīng)理成前向《中國能源報》記者介紹，自2011年構(gòu)網(wǎng)型虛擬同步機被業(yè)內(nèi)專家提出后，以日立ABB、SMA、特斯拉、西門子旗下Fluence等為代表的國際公司開展了數(shù)個構(gòu)網(wǎng)型新能源商業(yè)示范項目。其中，澳大利亞項目較多，在實踐工程數(shù)量和規(guī)模上處于引領(lǐng)地位。
我國包括華為數(shù)字能源、南瑞繼保、遠(yuǎn)景能源、陽光電源、科華數(shù)能、盛弘電氣、科陸電子等在內(nèi)的企業(yè)已經(jīng)具備或儲備了構(gòu)網(wǎng)型儲能的技術(shù)能力，并逐步落地系統(tǒng)項目。去年12月31日，國內(nèi)首座電網(wǎng)側(cè)大容量構(gòu)網(wǎng)型儲能電站——湖北荊門新港50MW/100MWh儲能電站一期并網(wǎng)運行;今年5月18日，龍源電力江蘇盱胎10MW/20MWh構(gòu)網(wǎng)型示范儲能電站順利并網(wǎng)運行;6月27日，中國華能研發(fā)的100MW/200MWh分散控制構(gòu)網(wǎng)型獨立儲能電站在山東萊蕪電廠實現(xiàn)全容量并網(wǎng)。
南瑞繼保是最早從事構(gòu)網(wǎng)型儲能研發(fā)設(shè)計的企業(yè)之一。“近年來，我們研制了系列化構(gòu)網(wǎng)儲能裝備，在電網(wǎng)側(cè)、新能源、源網(wǎng)荷儲等多種應(yīng)用場景進(jìn)行了示范項目建設(shè)，其支撐能力已經(jīng)得到實際工程的驗證。”南瑞繼保副總經(jīng)理、研究院院長文繼鋒稱。
成前認(rèn)為，示范項目的應(yīng)用，對構(gòu)網(wǎng)型儲能提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和靈活性、平抑新能源發(fā)電波動、提升系統(tǒng)慣量、增強電壓與頻率支撐能力、控制短路容量和改善電網(wǎng)阻尼特性等進(jìn)行了有效驗證和探索，將加速構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的實踐落地。
推廣面臨系列難題
從現(xiàn)在常用的“跟網(wǎng)”到理想中的“構(gòu)網(wǎng)”，這一轉(zhuǎn)變并不容易。
目前，構(gòu)網(wǎng)型儲能有兩大實施路徑：針對存量儲能項目，企業(yè)可視評估情況對儲能系統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行更換升級;針對增量儲能項目，直接配置具有構(gòu)網(wǎng)型儲能特性的整套儲能系統(tǒng)設(shè)備。但構(gòu)網(wǎng)型儲能究竟該如何建設(shè)，仍處于“摸著石頭過河”的探索階段。
“當(dāng)前，儲能相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)僅對跟網(wǎng)型儲能技術(shù)提出要求，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)作為一項新技術(shù)，還缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。”中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)總監(jiān)唐亮介紹，為推動新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)規(guī)范、功能要求亟待出臺。據(jù)悉，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟正在組織編寫《構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器技術(shù)規(guī)范》團體標(biāo)準(zhǔn)，將于近期對外公示征求意見。
文繼鋒指出，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)研發(fā)需要電力電子、電力系統(tǒng)等多個專業(yè)領(lǐng)域的深厚沉淀和深度融合，是企業(yè)綜合技術(shù)實力的體現(xiàn)，要經(jīng)歷長期的理論研究、工程實踐的積累，技術(shù)門檻頗高。
據(jù)記者了解，目前，構(gòu)網(wǎng)型儲能廠家對其技術(shù)參數(shù)和具體進(jìn)展還較為保密。但構(gòu)網(wǎng)型儲能無疑會增加軟硬件設(shè)施，抬高投資成本。根據(jù)新疆自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于組織上報2023年獨立新型儲建設(shè)方案的通知》要求，構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)具有構(gòu)網(wǎng)控制功能，在110%額定電流下應(yīng)能長期持續(xù)運行;在120%額定電流下，持續(xù)運行時間應(yīng)不少于2分鐘;具備300%額定電流10秒短時過載能力。
業(yè)內(nèi)人士透露，構(gòu)網(wǎng)型變流器設(shè)備過流能力由1.5倍提升至3.0倍，根據(jù)不同方案，變流器成本將增加50%左右。另外，構(gòu)網(wǎng)型儲能作為電壓源，若多臺系統(tǒng)并列運行、負(fù)載不均衡，可能帶來環(huán)流、搶功率等問題，影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行，這對系統(tǒng)控制分析能力也是一大考驗。
以技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)強化內(nèi)功
值得注意的是，西藏、新疆率先推進(jìn)構(gòu)網(wǎng)型儲能，與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)架構(gòu)較為薄弱、暫態(tài)調(diào)節(jié)能力有待加強的現(xiàn)狀密切相關(guān)。在推廣困難重重、行業(yè)盈利模式尚不清晰的情況下，構(gòu)網(wǎng)型儲能否有必要在全國范圍展開?
在唐亮看來，未來隨著新能源的增加，電網(wǎng)從安全運行角度出發(fā)，可能會逐步提出構(gòu)網(wǎng)型儲能要求，并明確并網(wǎng)特性要求,指導(dǎo)相關(guān)系統(tǒng)配置設(shè)計，解決電網(wǎng)對新能源發(fā)電動態(tài)特性掌控能力不足的難題。
文繼鋒表示，構(gòu)網(wǎng)型儲能除了具備常規(guī)儲能的功能外，還可以解決新能源并網(wǎng)點短路比低導(dǎo)致的無法并網(wǎng)問題，提升新能源送出能力，提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，在一定程度上可以減少企業(yè)的負(fù)擔(dān)，或成為未來儲能系統(tǒng)的基本技術(shù)要求。此外，除了調(diào)峰調(diào)頻等功能外，構(gòu)網(wǎng)型儲能還具備短路容量支撐、慣性支撐等能力，建議在輔助服務(wù)市場等方面予以政策支持。
趙文瑛認(rèn)為，若電力系統(tǒng)中全部是構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備，電網(wǎng)的控制難度較大。構(gòu)網(wǎng)型儲能更適合“雙高”結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)，其在推廣應(yīng)用中也要統(tǒng)籌考慮新能源、電網(wǎng)等不同主體的訴求?；陲L(fēng)光強制配儲本身缺乏經(jīng)濟性且利用率有限，構(gòu)網(wǎng)型儲能暫時還不具備全面推廣條件。
趙文瑛進(jìn)一步指出，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)在發(fā)展過程中要重點提升變流器過流能力，加強技術(shù)創(chuàng)新，降低成本。選擇合適參數(shù)的換流器容量和電壓等級，降低控制難度。在系統(tǒng)層面，統(tǒng)籌構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備和主動支撐型設(shè)備的合理配置。此外，盡快建立系統(tǒng)分析方法和控制算法驗證體系，以標(biāo)準(zhǔn)支撐構(gòu)網(wǎng)型儲能從理論示范走向工程應(yīng)用。
中國能源報 記者 盧奇秀
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