储能行业-构网型储能系统白皮书_40页_24mb

构网型储能系统白皮书总结

核心内容概述

构网型储能系统是为应对高比例可再生能源并网带来的电网稳定性挑战而提出的新一代技术解决方案。随着“双碳”目标的推进，可再生能源的渗透率快速提升，导致电网呈现“双高”（高比例新能源、高波动性）特征，电网稳定性面临严峻考验。构网型储能系统通过模拟同步发电机特性，主动提供电压、频率和功角支撑，成为新型电力系统稳定运行的关键支撑力量。

主要观点

• 电网稳定的重要性：电网稳定是电力系统运行的核心，涉及频率、电压和功角等关键参数的维持与恢复。
• 构网型储能的定义：构网型储能不是简单的“储能+变流器”，而是具备电压源与频率源特性的系统，能够主动建立电网基准，提供虚拟惯量和阻尼，增强电网韧性。
• 构网型储能的优势：
  • 能在弱电网中提供必要的短路电流支撑。
  • 具备黑启动能力，可在全停电情况下恢复电网运行。
  • 实现多模式无缝切换与多时间尺度频率响应协同，提升系统稳定性。
  • 通过全范围电压重构技术，确保电网在不同工况下稳定运行。

关键信息

1. 电网稳定指标

• 短路比 (SCR)：衡量电网强弱，SCR > 3 表示电网强劲，SCR < 2 表示电网脆弱。
• 系统惯量：传统同步机组提供天然惯量，而构网型储能通过虚拟惯量模拟这一特性。
• X/R比：影响电网对电压波动的响应能力，高X/R比表示电网具备更强的电压支撑能力。

2. 构网型储能与跟网型储能的对比

3. 构网型储能技术挑战

• 多模式无缝切换：在并网与离网模式之间切换时需确保无冲击、无振荡。
• 频率响应多时间尺度耦合：需协调毫秒级虚拟惯量、百毫秒级一次调频、秒级二次调频，避免控制冲突。
• 电压支撑与无功管理协调：需在故障穿越、稳态调压、区域调压间实现动态协调。
• 黑启动全过程控制：需解决从零压建压到并网切换的全过程技术问题，包括励磁涌流抑制、多机同步建压、负荷冲击平抑等。

4. 天合构网型储能解决方案

• 构网根基：储能电池舱：
  • 采用587Ah大电芯，提升能量密度与RTE性能。
  • 通过“天合芯”和“天合舱”实现高可靠、高功率响应的储能系统。
• 电网扰动下零感知自适应控制技术：
  • 通过ElecOS实现全维度电网状态感知与动态调整。
  • 采用功率同步控制架构，实现无通信同步与无差调节。
• 多尺度频率响应协同控制技术：
  • 引入虚拟转动惯量 $J$ 和阻尼系数 $D$，实现毫秒级惯量响应与秒级调频协同。
• 全范围电压重构技术：
  • 通过毫秒级故障穿越、百毫秒级一次调压、秒级二次调压，实现电压全维度支撑。
• 全过程黑启动技术：
  • 基于EMS+PCS一体化架构，实现零冲击黑启动。
  • 采用高精度授时协议与励磁涌流抑制算法，保障黑启动过程稳定。
• 系统集成验证保障：
  • 建立垂直一体化系统集成布局，实现全生命周期管控。
  • 搭建20MVA实证测试中心，支持中高压大容量储能系统测试与验证。

5. 构网项目案例

• PGT 250MW/500MWh：
  • 澳大利亚南澳最大独立储能项目，采用全构网模型。
  • 通过本地化团队主导R1模型构建与验证，顺利通过AEMO技术合规性审核。
• Atlas 250MW/1000MWh：
  • 智利最大光储构网项目，提升电网抗扰动能力。
  • 实现同步黑启动、毫秒级电压源构建、带载启动等功能，满足弱电网运行需求。

未来展望

构网型储能技术正在从“可选附件”向“标准配置”发展。随着新能源渗透率的提升，构网能力将成为高比例可再生能源系统的刚性需求。天合储能将持续深化自适应控制算法，推动风光储深度融合，释放构网能力的系统价值，为能源转型提供坚实支撑。