2024年构网型储能技术及其在新型电力系统的应用报告_57页_14mb

构网型储能技术及其在新型电力系统的应用总结

核心内容

构网型储能技术是一种新型储能系统，其通过电力电子变流器实现与电网的同步，具备对电网提供主动支撑的能力，包括频率、电压、功角稳定等。相比传统的跟网型储能，构网型储能在暂态支撑能力上更具优势，可实现“零延时”响应，具备更强的动态性能和灵活的控制策略。随着新能源装机容量的快速增长，构网型储能成为提升新型电力系统安全稳定运行的关键技术。

主要观点

1. 构网型储能的定位与作用

   • 构网型储能通过模拟同步机特性，可显著提升新能源接入弱电网的稳定支撑能力，提高风电光伏大基地输电通道的安全稳定送电能力。
   • 在未来电力系统中，构网型储能将发挥更大作用，特别是在高比例新能源和电力电子化系统中，是系统稳定的重要保障。

2. 构网型储能与跟网型储能的对比

   • 跟网型储能依赖锁相环，存在在弱电网下锁相失败、振荡脱网的风险，且暂态支撑能力有限。
   • 构网型储能无需锁相环，具备快速响应、主动支撑、灵活调节等优势，其惯量响应时间可小于5ms，惯性时间常数可达20s以上。

3. 构网型储能的系统需求

   • 需要具备足够的过流能力和快速的动态响应能力，以应对高比例电力电子化系统中可能出现的弱系统问题。
   • 在电网侧配置共享式构网型储能，有助于提升系统调节能力，改善电网稳定性。

4. 构网型储能的工程应用

   • 国内外已有多项构网型储能工程示范，包括澳大利亚、英国、沙特红海项目等。
   • 国内如额济纳“源网荷储”工程、成都构网型SVG工程等，验证了构网型储能在弱系统、负荷中心和孤岛运行中的支撑能力。

5. 构网型储能的控制策略

   • 主要包括下垂控制、虚拟同步机控制、匹配控制等。不同控制策略在响应速度、惯量支撑、阻尼特性等方面各有优劣。
   • 构网控制策略通过模拟同步机特性，实现对电网的主动支撑，提升系统稳定性。

6. 构网型储能的性能指标

   • 具备快速的无功响应启动时间（<5ms）、快速的惯量响应、宽频振荡抑制能力等。
   • 在暂态过程中，构网型储能能够提供更优的电压和频率支撑，相比同步调相机更具优势。

7. 构网型储能的工程挑战

   • 需要提升变流器的过流能力，采用新型器件和拓扑结构，如碳化硅器件、高过载变流器拓扑等。
   • 需要制定统一的构网型储能技术标准，以确保其在新型电力系统中的稳定运行。

关键信息

• 构网型储能技术特点：具备电压源外特性，可提供频率、电压、惯量支撑，响应速度快，参数可调。
• 构网型储能系统需求：需具备足够的过流能力、快速的动态响应、宽频振荡抑制能力。
• 工程应用案例：包括额济纳“源网荷储”工程、成都构网型SVG工程、沙特红海工程等，验证了构网型储能在不同场景下的支撑能力。
• 技术标准：国外如英国GC0137标准对惯量响应动作时间提出了明确要求，国内也在推进相关标准制定。
• 未来展望：构网型储能将在“十五五”规划中发挥更大作用，成为新型电力系统建设的关键技术，推动电网向高比例电力电子化发展。

技术指标对比

构网型储能的应用场景

• 弱系统支撑：在新能源接入弱电网时，构网型储能可提供电压、频率支撑，防止脱网。
• 负荷中心电压支撑：通过构网型SVG等设备，提升负荷中心电网的电压稳定性。
• 孤岛运行：在新能源占比高的局部电网中，构网型储能可维持孤岛运行，确保系统安全。
• 直流系统支撑：在高压直流输电系统中，构网型储能可提供瞬时频率和电压支撑，提高系统稳定性。

未来发展方向

• 技术标准化：亟需制定统一的构网型储能技术标准，以支持其在新型电力系统中的广泛应用。
• 控制策略优化：需进一步优化构网控制策略，提升其在宽频振荡抑制、动态响应等方面的性能。
• 器件与拓扑改进：研究新型器件和变流器拓扑结构，提升过流、过压能力，降低运行成本。
• 共享储能模式：推广共享储能模式，实现规模化储能效益，提升电网调节能力。

总结

构网型储能技术是新型电力系统建设的重要支撑，其具备快速响应、主动支撑、灵活调节等优势，能够有效应对高比例新能源接入带来的系统稳定性问题。随着国家政策的支持和工程示范的推进，构网型储能将在未来电力系统中发挥更大作用，推动电力系统向更高效、更智能、更安全的方向发展。