中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：6月16日，在國(guó)家能源太陽能發(fā)電研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)電科院新能源中心檢測(cè)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)開展超大容量光儲(chǔ)并網(wǎng)裝置性能測(cè)試。團(tuán)隊(duì)詳細(xì)記錄了裝置的各項(xiàng)性能指標(biāo)，為裝置后續(xù)并網(wǎng)投運(yùn)提供參考依據(jù)。
在內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站現(xiàn)場(chǎng)投入使用的移動(dòng)式大容量模塊化光儲(chǔ)并網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)。
光伏逆變器和儲(chǔ)能變流器是光伏發(fā)電站和新型儲(chǔ)能電站接入電網(wǎng)的核心設(shè)備，而儲(chǔ)能接入可以有效平抑光伏出力波動(dòng)。中國(guó)電科院國(guó)家能源太陽能發(fā)電研發(fā)（實(shí)驗(yàn)）中心主任吳福保介紹，截至2021年年底，我國(guó)光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量3.06億千瓦，風(fēng)電并網(wǎng)裝機(jī)容量3.28億千瓦，未來新能源裝機(jī)規(guī)模將進(jìn)一步擴(kuò)大，隨著新型電力系統(tǒng)構(gòu)建持續(xù)推進(jìn)，光儲(chǔ)并網(wǎng)及其試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)也需要加快升級(jí)。自2010年成立以來，該中心不斷豐富完善技術(shù)手段，開展光儲(chǔ)并網(wǎng)性能全項(xiàng)高精準(zhǔn)度測(cè)試，規(guī)范光儲(chǔ)并網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展，保障新能源安全并網(wǎng)。
建設(shè)綜合平臺(tái)
持續(xù)提升光儲(chǔ)并網(wǎng)檢測(cè)能力
“重載三相零電壓穿越，跌落后實(shí)際電壓為零，持續(xù)時(shí)間為150毫秒……”6月15日，中國(guó)電科院新能源中心檢測(cè)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)成員楊青斌讀著試驗(yàn)分析結(jié)果，同事徐亮輝在一旁對(duì)照試驗(yàn)方案逐項(xiàng)核對(duì)。他們正在校核近期安裝完工的6兆瓦光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)的試驗(yàn)?zāi)芰蛥?shù)指標(biāo)，驗(yàn)證平臺(tái)技術(shù)性能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)由光儲(chǔ)模擬直流源、模擬電網(wǎng)、測(cè)量轉(zhuǎn)接柜和新能源并網(wǎng)測(cè)試分析系統(tǒng)構(gòu)成。平臺(tái)在直流側(cè)可模擬光伏陣列和電化學(xué)儲(chǔ)能的輸出特性，在交流側(cè)可模擬電網(wǎng)電壓、頻率擾動(dòng)以及各種電網(wǎng)故障工況。平臺(tái)的新能源并網(wǎng)測(cè)試分析系統(tǒng)可自動(dòng)解析測(cè)試數(shù)據(jù)中的關(guān)鍵參數(shù)并進(jìn)行符合性判斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器、無功補(bǔ)償裝置等產(chǎn)品的型式試驗(yàn)。
2010年6月，研究團(tuán)隊(duì)建成世界首個(gè)兆瓦級(jí)光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)，但當(dāng)時(shí)平臺(tái)的測(cè)試對(duì)象都是直流側(cè)額定電壓1000伏、額定容量1兆瓦及以下的光伏逆變器、儲(chǔ)能變流器。自2014年起，主流光伏生產(chǎn)企業(yè)陸續(xù)推出并應(yīng)用了1500伏電壓等級(jí)的光伏逆變器和組件產(chǎn)品，此后越來越多的光伏生產(chǎn)企業(yè)推出了1500伏的光伏系統(tǒng)。系統(tǒng)電壓的增大帶來了兩個(gè)突出的技術(shù)難題：一是如何開展1500伏光伏逆變器的測(cè)試，因?yàn)楫?dāng)時(shí)很少有可輸出1500伏電壓的光儲(chǔ)模擬直流源；二是光儲(chǔ)產(chǎn)品額定功率也隨之突破1.25兆瓦，大容量光儲(chǔ)產(chǎn)品需要更大容量的測(cè)試平臺(tái)。
2014年，研究團(tuán)隊(duì)深入調(diào)研行業(yè)需求，研究一些國(guó)內(nèi)外主流測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，立項(xiàng)并實(shí)施“光伏發(fā)電并網(wǎng)檢測(cè)技術(shù)研究與平臺(tái)開發(fā)及應(yīng)用”項(xiàng)目。項(xiàng)目采用10千伏雙母線回饋線路來優(yōu)化升級(jí)測(cè)試平臺(tái)。10千伏試驗(yàn)?zāi)妇€通過兩個(gè)不同組別的多抽頭變壓器連接至380伏試驗(yàn)?zāi)妇€，提供寬范圍的并網(wǎng)電壓，可模擬多種光伏逆變器在光伏電站現(xiàn)場(chǎng)的配電工況，覆蓋光伏系統(tǒng)變壓器組別全類型。電網(wǎng)擾動(dòng)發(fā)生裝置的輸出直接連接380伏試驗(yàn)?zāi)妇€，在模擬電網(wǎng)不平衡工況時(shí)可不受變壓器影響。光儲(chǔ)模擬直流源輸出范圍可達(dá)0到1500伏,可對(duì)寬電壓范圍調(diào)節(jié)的光伏逆變器開展并網(wǎng)檢測(cè)，最大測(cè)試容量可達(dá)2兆瓦。
2015年2月，項(xiàng)目通過中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的成果鑒定，部分研究成果為國(guó)際首創(chuàng)，項(xiàng)目成果獲得2015年度電力建設(shè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。當(dāng)年7月，研究團(tuán)隊(duì)借助光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)完成首臺(tái)1500伏直流輸入光伏逆變器的全國(guó)首次性能全項(xiàng)測(cè)試。
隨著光伏平價(jià)上網(wǎng)政策的實(shí)施，光伏系統(tǒng)繼續(xù)朝著大容量、高電壓等級(jí)的方向發(fā)展。市場(chǎng)上目前已出現(xiàn)2000伏系統(tǒng)的光伏組件，逆變器額定容量最高達(dá)6兆瓦，并網(wǎng)電壓最高達(dá)800伏。根據(jù)光伏行業(yè)發(fā)展實(shí)際，研究團(tuán)隊(duì)從2021年起繼續(xù)升級(jí)光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)，于2022年5月建成了世界單體測(cè)試容量最大、并網(wǎng)試驗(yàn)項(xiàng)目最全、技術(shù)指標(biāo)國(guó)際領(lǐng)先的6兆瓦光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)。
同步建設(shè)移動(dòng)平臺(tái)
現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試新能源場(chǎng)站并網(wǎng)性能
2009年3月，財(cái)政部、科技部、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于實(shí)施金太陽示范工程的通知》，中央財(cái)政從可再生能源專項(xiàng)資金中安排一定資金，支持光伏發(fā)電技術(shù)在各類領(lǐng)域的示范應(yīng)用及關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。我國(guó)光伏發(fā)電規(guī)模化開發(fā)應(yīng)用由此拉開帷幕。
光伏發(fā)電具有顯著的間歇性、周期性、波動(dòng)性，大規(guī)模并網(wǎng)會(huì)給電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性帶來較大影響。為確保光伏電站并網(wǎng)性能滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，新能源中心檢測(cè)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)提出了光伏電站并網(wǎng)性能現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法，并在2010年同步建成世界首套光伏電站移動(dòng)式并網(wǎng)檢測(cè)平臺(tái)。2011年3月，研究團(tuán)隊(duì)利用該平臺(tái)在河南鄭州開展了國(guó)內(nèi)首次金太陽示范工程并網(wǎng)測(cè)試和工程質(zhì)量驗(yàn)收。
隨著光儲(chǔ)產(chǎn)品的技術(shù)升級(jí)，新建場(chǎng)站的發(fā)電單元容量、電壓等級(jí)也隨之升高，場(chǎng)站并網(wǎng)性能現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備也需要同步升級(jí)。十年來，研究團(tuán)隊(duì)在建設(shè)光儲(chǔ)并網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)平臺(tái)的同時(shí)，也同步建設(shè)并升級(jí)改造移動(dòng)式光儲(chǔ)并網(wǎng)檢測(cè)平臺(tái)。
經(jīng)過改造升級(jí)后的移動(dòng)式大容量模塊化光儲(chǔ)并網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)采用雙閉環(huán)控制技術(shù)，具備更高的運(yùn)行穩(wěn)定性與電網(wǎng)特性模擬精度。平臺(tái)單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱容量2.5兆瓦，可對(duì)光儲(chǔ)發(fā)電單元獨(dú)立開展并網(wǎng)性能試驗(yàn)，也可根據(jù)需要并機(jī)提升測(cè)試容量。并機(jī)后系統(tǒng)總?cè)萘靠蓴U(kuò)展至12.5兆瓦。
今年6月，移動(dòng)式大容量模塊化光儲(chǔ)并網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)在全球規(guī)模最大的源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化示范項(xiàng)目——內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站現(xiàn)場(chǎng)投入使用。平臺(tái)順利完成該電站中一個(gè)3.4兆瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)的15項(xiàng)并網(wǎng)性能現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，包括低電壓穿越、高電壓穿越、電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試、功率控制測(cè)試、過載能力測(cè)試等。
近年來，移動(dòng)式大容量模塊化光儲(chǔ)并網(wǎng)測(cè)試平臺(tái)已在青海、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西、湖南等省份和西南高原等地區(qū)開展場(chǎng)站并網(wǎng)性能現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，尤其針對(duì)電網(wǎng)架構(gòu)特殊的地區(qū)進(jìn)行了場(chǎng)站并網(wǎng)性能試驗(yàn)驗(yàn)證和模型參數(shù)優(yōu)化測(cè)試，加大一致性核查力度，有力地支撐了新能源場(chǎng)站技術(shù)升級(jí)，以及新能源送出和消納水平提升。
建立新能源電磁暫態(tài)仿真模型庫
助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
6月6日，新能源中心檢測(cè)技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)利用新能源實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)完成了某廠商光伏逆變器的建模測(cè)試。
新能源滲透率的不斷提高導(dǎo)致電網(wǎng)強(qiáng)度下降，短路比降低。為確保新能源發(fā)電規(guī)?；⒕W(wǎng)后電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)建立單機(jī)及場(chǎng)站的機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)模型，進(jìn)行低短路比適應(yīng)性能、暫態(tài)過電壓能力以及振蕩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作。
新能源實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)可精確模擬光儲(chǔ)發(fā)電設(shè)備拓?fù)渑c電網(wǎng)故障工況，大幅提升建模仿真效率，實(shí)現(xiàn)光儲(chǔ)發(fā)電設(shè)備和場(chǎng)站的并網(wǎng)性能電磁暫態(tài)仿真及振蕩評(píng)估，以及電磁暫態(tài)封裝模型校核驗(yàn)證。
目前，研究團(tuán)隊(duì)正利用新能源實(shí)時(shí)仿真測(cè)試平臺(tái)構(gòu)建電磁暫態(tài)模型，輔助國(guó)家電網(wǎng)有限公司國(guó)家電力調(diào)度控制中心開展光伏模型參數(shù)入庫工作，現(xiàn)已校核、入庫主流光伏逆變器模型33個(gè)，有力支撐了光儲(chǔ)機(jī)電暫態(tài)和電磁暫態(tài)模型庫的建立，并為后續(xù)開展復(fù)雜電網(wǎng)的安全穩(wěn)定分析、調(diào)度控制、系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)和安全保護(hù)配置等工作奠定了基礎(chǔ)。
依托多年來積累的并網(wǎng)測(cè)試技術(shù)和海量測(cè)試數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)牽頭建立了我國(guó)較為完整的光伏發(fā)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系，先后制訂并發(fā)布IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)15項(xiàng)、IEEE標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)27項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)17項(xiàng)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)18項(xiàng)。其中，團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)制訂并發(fā)布了光伏領(lǐng)域的我國(guó)首項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
