基于构网型储能的_沙戈荒_新能源基地源侧新型电力系统示范_29页_2mb

基于构网型储能的“沙戈荒”新能源基地新型电力系统示范项目总结

一、项目背景及研究必要性

依托工程

• “双碳”目标推动清洁能源发展，以“沙戈荒”基地为代表的新能源基地是实现新型电力系统战略目标的关键。
• 国家能源局将“沙戈荒”新能源基地建设列为“十四五”重点，推动新能源成为电力电量主体。

问题分析

1. 送端短路比不足：新能源场站短路比不足，导致暂态过电压和宽频振荡问题严重，影响直流外送能力。
2. 调节能力下降：现有控制系统耦合严重，无法实现快速精准的频率和电压控制。
3. 调相机成本高：现有方案需配置24台50Mvar调相机，年运行及投资成本高达8760万元，经济性差。
4. 新能源基地外送受限：如天中直流、吉全直流等特高压线路存在因直流闭锁引发的频率及电压失稳问题。

构网技术必要性

• 构网型储能具备全容量SOC下的构网控制能力，可作为构网技术最佳载体。
• 风电和光伏存在稳定性或夜间构网能力不足的问题，构网储能可有效解决这些问题。
• 额济纳项目已验证构网储能在纯新能源黑启动、离网运行及故障穿越中的应用，为新能源基地提供支撑。

二、研究内容及目标

预期目标

• 建成全国首个源侧新型电力系统综合能源基地示范工程。
• 提升“宁湘直流”新能源外送能力及基地自运行能力。

研究内容

1. 构网型储能系统设计与控制技术

   • 开发具备同步惯量支撑、一次调频、调压能力的构网型储能系统。
   • 建立机电暂态仿真模型，实现电压源特性与功率自然交换。

2. 新能源基地稳定控制与协调运行

   • 建立频率电压风险评估模型，实现无功裕度评估与主动控制。
   • 研究多场站协调控制策略，提升系统电压稳定运行裕度。
   • 开发多类型可控资源协同控制技术，降低切机量，提升运行灵活性。

3. 暂态频率电压支撑能力评估及提升

   • 提出基于构网型储能的暂态频率电压支撑能力评估方法。
   • 量化评估指标，提升系统暂态响应能力。
   • 优化储能控制参数，实现系统稳定运行。

4. 电磁暂态仿真平台

   • 搭建3000节点数字-物理混合仿真平台，实现微秒级暂态仿真。
   • 开展构网型储能暂态响应特性验证，提升仿真精度。

考核指标

• 技术指标：

  • 建设10万千瓦构网型储能电站。
  • 并网点短路比提升至2.0，机端短路比提升至1.5。
  • 暂态过流能力达到额定电流3倍，频率响应变化率降低20%以上。
  • 故障情况下机端工频过电压不超过1.3标幺值。
  • 仿真平台支持微秒级暂态仿真和3000节点系统分析。

• 知识产权指标：

  • 完成5项发明专利受理。
  • 发表或录用5篇相关论文。

三、指南响应情况

四、创新点

• 提出构网型储能与调相机的优化配置方案，部分替代调相机。
• 构建基于挤压-激励-卷积神经网络的电压稳定评估模型。
• 实现构网型储能的多时间尺度协调控制，提升系统稳定性。
• 开发基于构网型储能的频率电压风险评估与主动控制技术。

五、实施方案

技术路线

1. 构网储能系统设计与控制技术

   • 搭建机电暂态仿真模型，模拟同步发电机关键控制环节。
   • 通过功率自然响应和电压无功闭环实现自同步和电压动态调整。

2. 新能源基地稳定控制与协调运行

   • 建立频率电压风险评估模型，实现无功裕度评估。
   • 提出多场站协调控制策略，提升系统运行灵活性。
   • 开发二次调频调压原理，提升对电网三道防线的适应性。

3. 暂态频率电压支撑能力评估及提升

   • 分析暂态过电压机理，提炼关键影响因素。
   • 构建基于构网型储能的支撑能力评估模型。
   • 优化控制参数，实现系统稳定运行。

4. 电磁暂态仿真平台

   • 搭建3000节点数字-物理混合仿真平台。
   • 开展构网型储能暂态响应特性验证。

计划进度

• 2024年：完成方案设计。
• 2024年12月：完成并网集成。
• 2025年6月：完成暂态频率电压支撑能力评估理论。
• 2025年12月：完成多类型可控资源协同控制策略验证。
• 2026年6月：完成性能测试与仿真平台搭建。
• 2026年12月：完成运行示范。

经费预算

• 2024年预算：21989.4万元
• 2025年预算：1944.6万元
• 2026年预算：1550.36万元
• 合计预算：25484.36万元

六、效益预测

经济效益

• 项目每年可增发电量收益约2000万元。
• 减少调相机投资约22500万元，后期维护费用每年减少1850万元。
• 提升新能源场站发电量，延长设备使用寿命。

社会效益

• 提升“沙戈荒”新能源基地电网支撑能力，保障新型电力系统稳定运行。
• 为后续千万千瓦级新能源基地提供技术指导，助力“双碳”目标实现。
• 推动构网型储能技术应用，提升新能源并网效率。

七、研究进展

研究内容1：构网储能系统设计与控制

• 建立构网型储能小信号分析模型，评估系统稳定性及优化控制参数。
• 优化设计惯量时间常数和下垂系数，提升系统阻尼比和稳定性。

研究内容2：新能源基地稳定控制与协调运行

• 建立频率电压风险评估模型，实现无功变化与电压稳定性的关联分析。
• 提出多场站协调控制策略，提升系统运行灵活性。

研究内容3：暂态频率电压支撑能力评估及提升

• 提出基于挤压-激励-卷积神经网络的电压稳定评估模型。
• 分析暂态电压支撑影响因素，包括新能源接入比例、直流传输功率、送端系统强度。
• 通过仿真和优化，提升系统暂态响应能力。

八、结论

本项目通过构网型储能技术，有效解决“沙戈荒”新能源基地存在的暂态过电压、宽频振荡及调节能力不足等问题，提升新能源外送能力及系统稳定性。项目具备先进性、可靠性、友好性、安全性及稳定性，为新能源基地建设提供关键技术支持，助力构建以新能源为主体的新型电力系统。