中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十四屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡稱“CIES”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會(huì)以“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲(chǔ)能新發(fā)展”為主題，針對儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)， 53417位線上注冊嘉賓將參加本屆CIES大會(huì)，儲(chǔ)能網(wǎng)視頻號(hào)線上直播11萬人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認(rèn)證、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、熔鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月12日下午，中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司機(jī)電工程院副總工斯林軍受邀在多功能（構(gòu)網(wǎng)型與混合）儲(chǔ)能專場分享主題報(bào)告，報(bào)告題目為《新型電力系統(tǒng)下構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)探討》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
斯林軍：我們現(xiàn)在為什么提出需要構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，為什么以前不提？構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能原理，跟我們以前的常規(guī)儲(chǔ)能有什么區(qū)別？一個(gè)是我們現(xiàn)在還有什么關(guān)鍵技術(shù)需要突破？我們做構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能里面需要關(guān)注什么點(diǎn)？（另外）是回顧一下歷史和發(fā)展的現(xiàn)狀，以及后續(xù)的展望。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能需求分析。我國能源轉(zhuǎn)型的路徑已經(jīng)非常明晰了，新能源的滲透率會(huì)越來越高，在2040年前整體處于積極替代的過程，化石能源的消費(fèi)從比例上來看每年會(huì)增加12%以上，2040-2060年進(jìn)入加速替代的時(shí)期，電量消費(fèi)占據(jù)54%會(huì)是新能源產(chǎn)生的，會(huì)顛覆我們電力市場的。傳統(tǒng)同步電機(jī)為主（系統(tǒng)）向高比例新能源的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中，給我們帶來了清潔低碳能源同時(shí)，對電網(wǎng)穩(wěn)定性也帶來了挑戰(zhàn)。
雙高帶來的挑戰(zhàn)是世界性的問題，從圖上可以看到全球新能源滲透率比較高、電網(wǎng)比較（?。┤醯膰叶即嬖谥残缘膯栴}——穩(wěn)定性的問題：寬頻振蕩、微網(wǎng)的電網(wǎng)穩(wěn)定性等問題。在我國主要存在于西北，以及新疆、西藏等電網(wǎng)比較弱的省份。
雙高對中國電網(wǎng)帶來的挑戰(zhàn)，除了新能源滲透率比較高的穩(wěn)定性挑戰(zhàn)外，還主要有一個(gè)特點(diǎn)：我們是全球唯一的交直流大容量長距離輸送的特高壓，它會(huì)帶來一系列電網(wǎng)的穩(wěn)定問題，送端的暫態(tài)電壓，一次頻率的控制難度加大（問題），受端也會(huì)帶來頻率支撐的問題。對于構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，在新型電力系統(tǒng)的定位，我們要圍繞電網(wǎng)不同發(fā)展階段來看需求，要抓住不同階段的主要問題。
在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)里面，電壓源是起支撐作用的，都是同步發(fā)電機(jī)的火電機(jī)組，水電機(jī)組，核電機(jī)組提供，隨著新能源通過變流器大規(guī)模接入以后，同步發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)里面占比會(huì)逐步降低，這就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)強(qiáng)度會(huì)不斷地下降。為后面跟網(wǎng)型的變流器穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大的挑戰(zhàn)，為了保證未來雙高模式下的新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，我們需要向其中部分跟網(wǎng)型的變流器改為電壓源模式來控制，需要建設(shè)一定比例的構(gòu)網(wǎng)型的變流器。我們加上儲(chǔ)能就是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能和常規(guī)的變流器有什么區(qū)別？根據(jù)變流器的同步特性不一樣，我們可以分為兩大類，一個(gè)是跟網(wǎng)型，一個(gè)是構(gòu)網(wǎng)型，這主要區(qū)別是在要同步控制算法上，實(shí)際上現(xiàn)在硬件方面基本上差不多，我們國內(nèi)示范運(yùn)行的幾個(gè)主流的廠家，實(shí)際上去看所有的跟網(wǎng)型PCS和構(gòu)網(wǎng)型PCS本身技術(shù)配置是沒有多大區(qū)別。
傳統(tǒng)的變流器多采用跟網(wǎng)控制，與電網(wǎng)同步的時(shí)候需要我們鎖箱環(huán)跟隨并網(wǎng)點(diǎn)相位獲得信息，這是屬于電流源，在弱電網(wǎng)中存在著穩(wěn)定性問題。構(gòu)網(wǎng)型在電網(wǎng)運(yùn)行中就是相當(dāng)于小電源，可以起到頂梁柱作用，可以對擾動(dòng)前、中、后，構(gòu)建電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的必須內(nèi)電勢，所以具有穩(wěn)定頻率的作用。
構(gòu)網(wǎng)型變流器也不是一好百好，我下面做了簡單對比。除了剛才講的優(yōu)勢，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在我們強(qiáng)的剛性的電網(wǎng)里面，反而會(huì)存在較多的問題，容易失控。假如用那么多電源并列運(yùn)行會(huì)存在多電壓源之間，存在環(huán)流、搶功率的事情，反而容易引起剛性電網(wǎng)不穩(wěn)定。
2020年4月份，國家能源局發(fā)布的《電力系統(tǒng)安全導(dǎo)則》，明確提出了新能源場站需要具有構(gòu)網(wǎng)能力，導(dǎo)則發(fā)布開啟了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能市場的需求。對于雙高電網(wǎng)，構(gòu)網(wǎng)解決方案一般有兩大類，傳統(tǒng)基于同步機(jī)的分布式調(diào)相機(jī)的解決方案，這個(gè)首先是投資和運(yùn)維成本比較高，功能比較單一，不會(huì)產(chǎn)生任何收益，純粹是作為基礎(chǔ)設(shè)施的配套?；陔娏﹄娮拥慕鉀Q方案，我們根據(jù)儲(chǔ)能介質(zhì)不一樣，（分為）構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能和構(gòu)網(wǎng)型超級電容。超級電容本身可以解決構(gòu)網(wǎng)的需求，但是沒有辦法做到現(xiàn)在構(gòu)網(wǎng)型磷酸鐵鋰儲(chǔ)能（作用）——能量轉(zhuǎn)移，還有電量平衡作用。整體來說構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能現(xiàn)階段是比較佳的選擇。主要通過構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)策略，提高短時(shí)過流能力，提供慣量支撐。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能作用。首先作為動(dòng)態(tài)無功支撐，它可以在系統(tǒng)短暫無功支撐和慣量支撐，這就是有功。短路電流可以提高到常規(guī)PCS的3倍、阻抗重塑，為我們新能源站提供一些阻抗特性。有了慣性以后，整個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)出來具有振蕩阻尼慣性。也有一些附加控制，提供斜坡電流，電壓補(bǔ)償?shù)绕渌呒墤?yīng)用。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)分析。還有哪些技術(shù)需要我們進(jìn)一步研究和突破?，F(xiàn)階段構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能控制策略，主要是有下垂控制虛擬同步機(jī)，都在一定程度上模擬同步機(jī)來控制。還有近幾年興起的匹配控制和虛擬振蕩器控制，這些是非線性控制方法。國內(nèi)應(yīng)用主要還是前面的下垂控制特性和虛擬同步機(jī)控制為主。
除了一般的控制策略之外，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能也不是一好百好，還是有存在很多需要解決的問題。例如如何提升多電壓源同步穩(wěn)定性的問題？我們一個(gè)新能源場站在儲(chǔ)能領(lǐng)域，全部改成構(gòu)網(wǎng)型，相當(dāng)于每一個(gè)PCS是一個(gè)小電源，一個(gè)場子四站里面。都是獨(dú)立的控制，一個(gè)100兆瓦級構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站，相當(dāng)于有60個(gè)小電站作為電壓源直接并聯(lián)。我們基本上一個(gè)省內(nèi)，（如）浙江省也就只有60多臺(tái)發(fā)電機(jī)組，你想控制要求，原來是整個(gè)系統(tǒng)，我們浙江省調(diào)管的事情，現(xiàn)在到了一個(gè)場站里面，這樣對于控制系統(tǒng)的硬件配置和控制策略提出了很高的要求。
高過載能力如何實(shí)現(xiàn)？現(xiàn)在國內(nèi)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能處于示范建設(shè)階段，缺乏相應(yīng)的制造，設(shè)計(jì)，以及性能測試規(guī)范。有提三倍10秒過載，也有2.5倍，提出的要求都不太一樣。現(xiàn)在相對來說，新疆提出的3倍電流10秒過載能力，相對合理，我們有的時(shí)候建議套用這個(gè)。這實(shí)際上還不是規(guī)范，只是政策文件的支持。
大家可以看一下前面做的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的項(xiàng)目，實(shí)際上過載能力一般是通過PCS超配達(dá)成的，50兆瓦/100兆瓦時(shí)，現(xiàn)在PCS是1.1倍，長期過載1.2倍，可以最多2分鐘，這本身單機(jī)可以達(dá)到10秒1.25倍(過載)，這樣相乘以后實(shí)現(xiàn)3倍過載能力。這個(gè)方案可以實(shí)現(xiàn)，但是會(huì)帶來無形之中PCS成本增大。平時(shí)不發(fā)生故障情況下，不需要構(gòu)網(wǎng)，只要跟隨運(yùn)行，保持我的功率分配。這個(gè)時(shí)候造成了我PCS成本的上升，這也就是為什么（構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能）還一直處于示范，不能大規(guī)模推廣，因?yàn)槌杀緮[在這里。
我們前面做項(xiàng)目，從設(shè)計(jì)院角度來看，我們要做構(gòu)網(wǎng)型，首先不是拍腦袋，我要多少儲(chǔ)能，多少比例構(gòu)網(wǎng)型的儲(chǔ)能？我們一定要做系統(tǒng)仿真，來進(jìn)行容量分析。以我們某一個(gè)新能源大基地送出的規(guī)劃為例，首先進(jìn)行大的系統(tǒng)規(guī)劃，大的電力電量平衡分析，建立整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的仿真模型，然后考慮電網(wǎng)側(cè)負(fù)荷曲線以及送出約束下，再開展暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算分析。這個(gè)基礎(chǔ)上我們對新能源場站短路比進(jìn)行展開穩(wěn)態(tài)分析，看配多少，通過迭代，確定構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的需求，這是我們前面做的案例，一個(gè)簡單的過程。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能還有幾個(gè)功能，首先是主動(dòng)的頻率支撐能力，慣量支撐能力，其實(shí)是有功支撐能力，要求啟動(dòng)響應(yīng)不超過50毫秒。一次調(diào)頻跟我們其他的跟網(wǎng)型要求一樣，我們的構(gòu)網(wǎng)型能力會(huì)更好?，F(xiàn)在來看常規(guī)儲(chǔ)能，現(xiàn)在反而是一次調(diào)頻能力達(dá)不到。
這個(gè)放了一個(gè)簡單公式，大家做設(shè)計(jì)的時(shí)候都可以計(jì)算，主要響應(yīng)時(shí)間要求。還有短路電流，現(xiàn)在沒有明確的規(guī)范，常規(guī)按照三倍。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的短路支撐能力可通過變流器器件的能力提升以及多機(jī)并聯(lián)等多種方式實(shí)現(xiàn)。 多機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，并機(jī)環(huán)流小于 5%。假如并網(wǎng)環(huán)流超過5%，也會(huì)造成其他事故現(xiàn)象。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能現(xiàn)狀和展望。從國外來看構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)最早在微電網(wǎng)中進(jìn)行工程應(yīng)用，剛才講到在弱電網(wǎng)中應(yīng)用比較多。隨著新能源越來越多，特斯拉在澳大利亞對18年投運(yùn)的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目升級，具備構(gòu)網(wǎng)能力。這（全球最大Grid-forming儲(chǔ)能項(xiàng)目）是SMA提供構(gòu)網(wǎng)型變流器，規(guī)模達(dá)250兆瓦時(shí)，已經(jīng)投運(yùn)了。
國內(nèi)現(xiàn)在處于示范建設(shè)階段，主要還是華為、南瑞以及陽光等主流的PCS廠為主，工程應(yīng)用已經(jīng)陸續(xù)有百兆瓦級的應(yīng)用。我們院在青海也正在實(shí)施兩個(gè)大型構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站。
總結(jié)下，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能對比其他構(gòu)網(wǎng)技術(shù)，具有性價(jià)比優(yōu)勢。作用時(shí)間從毫秒級，秒級一直到最后小時(shí)級，在原來的（跟網(wǎng)型）儲(chǔ)能基礎(chǔ)上稍微增加一點(diǎn)成本，可以在弱電網(wǎng)和雙高電網(wǎng)中起到“頂梁柱”作用。
現(xiàn)階段通過PCS超配提高過載能力，建議各個(gè)PCS廠加快研發(fā)專門構(gòu)網(wǎng)型變流器，提高單機(jī)過載能力?，F(xiàn)階段還是PCS構(gòu)網(wǎng)型缺乏型式試驗(yàn)報(bào)告和制造標(biāo)準(zhǔn)，建議加快制定相關(guān)規(guī)范，明確主要構(gòu)網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)。推動(dòng)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在主流大電網(wǎng)仿真平臺(tái)上的建模開發(fā)，支撐工程規(guī)劃設(shè)計(jì)。
我們現(xiàn)在需要構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，我們也要?jiǎng)?chuàng)新構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能參與電力輔助服務(wù)市場的創(chuàng)新機(jī)制，建立構(gòu)網(wǎng)型參與慣量支撐、緊急頻率支撐，黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)及評價(jià)體系。
我的匯報(bào)就這些，謝謝大家。
