2024构网型储能技术及其在新型电力系统的应用-中国南方电网

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，通过电力电子变流器实现对电网的主动支撑，具备频率、电压、功角稳定等能力。与传统的跟网型储能相比，构网型储能在系统稳定性和响应速度方面有显著优势，尤其适用于新能源占比高、电网弱、电力电子化程度高的场景。

主要观点

1. 构网型储能的定位与作用：

   • 构网型储能是新型电力系统建设的关键技术，能显著提升新能源接入弱电网的稳定支撑能力。
   • 在新能源装机占比达到75%的未来场景中，构网型储能将发挥重要作用，改善电网安全稳定水平。

2. 构网型储能的系统需求：

   • 构网型储能需要具备快速响应、灵活调节、高过流能力、宽频振荡抑制等特性。
   • 需要根据系统需求选择合适的构网控制策略，如下垂控制、虚拟同步机控制、匹配控制等。

3. 构网型储能的工程应用：

   • 构网型储能已在国内多个项目中得到应用，如额济纳“源网荷储”工程、湖北荆门新港储能电站、青海宝库高压直挂构网储能等。
   • 国外如澳大利亚、英国、德国、沙特阿拉伯等国家也已开展多个构网型储能项目。

4. 构网型储能的优势：

   • 具备零延时惯量响应、快速频率调节、电压支撑能力等，其动态性能优于同步机。
   • 在弱系统下，可有效抑制振荡，维持系统稳定运行。

5. 构网型储能的挑战与改进措施：

   • 需要提升变流器的过流能力，通过器件裕量、新型拓扑结构、散热技术等手段实现。
   • 需要制定统一标准和规范，以确保其在新型电力系统中的广泛应用。

关键信息

政策支持

• 国家发改委、国家能源局等多部门发文支持构网型储能技术研发与工程示范。
• 2024年7月，国家发展改革委、国家能源局、国家数据局联合印发《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》，提出发展共享储能，以提升系统调节能力和稳定性。

技术特性

• 构网型储能：具备电压源外特性，可实现零延时惯量响应，惯量时间常数可调，响应速度快。
• 跟网型储能：响应较慢，依赖锁相环，存在锁不住、振荡脱网等问题。
• 构网型控制策略：包括下垂控制、虚拟同步机控制、匹配控制等，各有优缺点。

能量介质

• 构网型储能的能量介质需兼顾功率和容量，超级电容适合瞬时功率支撑，电化学储能适合长时能量调节。
• 混合储能技术可发挥两者优势，提升系统稳定性。

接入方式

• 组串式：适用于小功率场景，无电池簇间并联环流问题。
• 集中式：适用于中等功率场景，存在簇间并联环流问题。
• 高压直挂式：适用于高功率场景，无需工频变压器，效率高。

应用场景

• 弱系统支撑：在新能源装机高、电网弱的场景中，构网型储能可有效抑制过电压、低频振荡，维持系统稳定。
• 孤岛运行：在独立新能源电力系统中，构网型储能可模拟同步发电机，维持孤岛运行。
• 负荷中心电压支撑：如成都构网型SVG工程，提升区域电网电压稳定性。

未来展望

• 随着新能源装机和电力电子化比例的提升，构网型储能将成为电力系统的重要组成部分。
• 需要制定统一标准，提升其在系统中的应用能力，推动其规模化发展。
• 共享储能模式可提升电网调节能力和经济性，是未来发展方向之一。

技术性能指标对比

构网型储能工程案例

构网型储能的未来发展方向

• 提升变流器过载能力：通过新型拓扑结构、器件封装材料、散热技术等手段提升变流器性能。
• 制定统一标准：国内外已开始制定相关标准，需进一步完善和统一。
• 推广共享储能模式：集中部署共享储能，提升系统调节能力，减少电网调度对象。
• 适应高比例电力电子化系统：构网型储能将在高比例直流和新能源馈入系统中发挥关键支撑作用。