中國(guó)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(guó)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(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“CIES”）在杭州國(guó)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(duì)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(chǎng)、國(guó)際市場(chǎng)、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(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)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(cè)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(wàn)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(cè)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，國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司電力科學(xué)研究院新型電力系統(tǒng)研究中心高級(jí)工程師游力受邀在多功能（構(gòu)網(wǎng)型與混合）儲(chǔ)能專場(chǎng)分享主題報(bào)告，報(bào)告題目為《構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站支撐能力驗(yàn)證及應(yīng)用實(shí)踐 》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
游力：各位專家、同仁，大家下午好！很高興參加十四屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)。我將從工程的角度來(lái)跟大家談一談，我們?cè)诠こ袒瘧?yīng)用中遇到什么問題，做了哪些思考。
本次的匯報(bào)分為四個(gè)部分，第一是背景和意義。第二是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能支撐能力驗(yàn)證情況，第三是工程應(yīng)用實(shí)踐情況，最后是問題及建議。
首先，談?wù)勑滦蛢?chǔ)能的現(xiàn)狀，截至2023年底我國(guó)風(fēng)光裝機(jī)達(dá)到10.5億千瓦，占國(guó)內(nèi)總裝機(jī)容量36%，新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3139萬(wàn)千瓦，隨著我國(guó)新能源的大量擴(kuò)產(chǎn)，包括新能源及儲(chǔ)能在2023年遇到了產(chǎn)能過剩，以及國(guó)內(nèi)外形勢(shì)變化，發(fā)生了一些內(nèi)卷的情況。但從近期的上層政府工作報(bào)告，以及高層講話中，我們可以清晰地得到信息，我國(guó)在新能源推廣力度上是持之以恒的，發(fā)展新型儲(chǔ)能也是首次寫入政府工作報(bào)告中，新型儲(chǔ)能關(guān)乎我國(guó)能源安全、民生保電、“雙碳”轉(zhuǎn)型及新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這個(gè)重要性是得到凸顯的。
再談?wù)劙l(fā)展構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的意義，這里舉兩個(gè)案例。一個(gè)是2019年英國(guó)大停電的事故，事故起因來(lái)自一個(gè)雷擊導(dǎo)致線路停運(yùn)，當(dāng)時(shí)造成了頻率變化率超過1.125Hz每秒，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組大面積脫網(wǎng)，剩下兩臺(tái)燃?xì)鈾C(jī)組因?yàn)檎{(diào)頻過負(fù)荷導(dǎo)致一臺(tái)因保護(hù)跳閘，一個(gè)人工停機(jī)，導(dǎo)致頻率進(jìn)一步惡化，最終造成頻率下降到48.8Hz，此時(shí)低頻減載開始動(dòng)作，擴(kuò)大了事故的范圍，最終造成了約110萬(wàn)人的生活受到影響。
這是一起典型弱電網(wǎng)大干擾下電力電子設(shè)備脫網(wǎng)事故，2022年12月英國(guó)制定了標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)營(yíng)商開始采購(gòu)儲(chǔ)能的調(diào)頻服務(wù)，其裝機(jī)得到了高速增長(zhǎng)。
第二個(gè)例子，去年年底12月22日法國(guó)和英國(guó)一條聯(lián)絡(luò)線跳閘，當(dāng)時(shí)燃機(jī)機(jī)組運(yùn)營(yíng)比較少，系統(tǒng)慣量比較低，這時(shí)候電網(wǎng)頻率降到49.3Hz，比英國(guó)調(diào)頻限額49.5Hz還要低0.2Hz。隨著這種情況的發(fā)生，英國(guó)的儲(chǔ)能頻率響應(yīng)服務(wù)即動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)以及動(dòng)態(tài)遏制這三種調(diào)頻服務(wù)開始動(dòng)作，釋放最大功率達(dá)到1.2GW。來(lái)自動(dòng)態(tài)遏制的功率響應(yīng)10秒內(nèi)從43MW增長(zhǎng)到873MW，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)的儲(chǔ)能以全功率輸出5分鐘，直到電網(wǎng)頻率恢復(fù)到其50±0.2Hz的正常范圍，這時(shí)候構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能發(fā)揮了顯著的頂梁柱作用。
前車之鑒，后事之師，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在弱電網(wǎng)以及新能源占比很高情況下具備慣量、頻率和電壓支撐的作用，是未來(lái)重要的發(fā)展方向。2023年至今，國(guó)家能源局及新疆、西藏、江蘇、內(nèi)蒙古等地發(fā)文支持構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能示范應(yīng)用，全球已建、在建電站34個(gè)，總裝機(jī)超過4.5GW，已成為行業(yè)熱點(diǎn)。
關(guān)于面臨的挑戰(zhàn)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在工程應(yīng)用當(dāng)中往往會(huì)被問三個(gè)問題，一個(gè)是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能定義是什么？據(jù)我的理解構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能是對(duì)變流器塑造，使之成為有一定的過載倍數(shù)，以及同步機(jī)特性的系統(tǒng)。其功能性能，穩(wěn)定性和安全性如何驗(yàn)證，這是第一個(gè)挑戰(zhàn)。
第二個(gè)問題是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能如何運(yùn)行策略是什么？可以解決什么實(shí)際問題？這就是解決怎么用的問題。
第三個(gè)問題是電力電子設(shè)備模擬復(fù)雜的同步發(fā)電機(jī)組，必然經(jīng)歷理論提出到實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證到工程實(shí)施的必由之路，出現(xiàn)缺陷和故障也是必然的，到底這些技術(shù)難點(diǎn)在哪里，這就是解決怎么優(yōu)化的問題。針對(duì)這些問題，我們開展大量驗(yàn)證和實(shí)踐工作，這是我們整個(gè)工作的目標(biāo)。
第二部分是構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能支撐能力驗(yàn)證情況。首先我們構(gòu)建了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能驗(yàn)證環(huán)境，選擇了荊門新港構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站，容量為50兆瓦/100兆瓦時(shí)，包含16個(gè)儲(chǔ)能機(jī)組，所在電網(wǎng)里面有風(fēng)光新能源場(chǎng)站，和一些敏感用戶，元素是非常豐富的。
其次，我們對(duì)驗(yàn)證方案進(jìn)行了梳理。因?yàn)闃?gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能和跟網(wǎng)型構(gòu)網(wǎng)型動(dòng)態(tài)特性不一樣，目前所有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都是支撐跟網(wǎng)型系統(tǒng)的檢測(cè)，我們從構(gòu)網(wǎng)型機(jī)理出發(fā)，考慮其動(dòng)態(tài)特性以及主動(dòng)支撐特性，最終形成了檢測(cè)方案。整個(gè)檢測(cè)的項(xiàng)目分為四部分，一個(gè)是一般性檢測(cè)，包含了電能質(zhì)量，還有過載倍數(shù)等傳統(tǒng)檢測(cè)項(xiàng)目。第二是電網(wǎng)適應(yīng)性測(cè)試，這也是基于電網(wǎng)模擬器，通過模擬電網(wǎng)頻率、電壓暫穩(wěn)態(tài)工況，對(duì)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能單元進(jìn)行考核。第三是暫穩(wěn)態(tài)電壓支撐能力驗(yàn)證，包含了電壓偏差與無(wú)功調(diào)節(jié)特性驗(yàn)證，不同電網(wǎng)強(qiáng)度的暫態(tài)電壓階躍驗(yàn)證，功率沖擊試驗(yàn)驗(yàn)證暫態(tài)電壓支撐能力驗(yàn)證，以及電壓波動(dòng)的抑制能力驗(yàn)證。第四是暫穩(wěn)態(tài)頻率支撐能力驗(yàn)證，包括了頻率偏差和有功調(diào)節(jié)的特性，還有阻尼控制，慣量支撐，包括孤島負(fù)荷的波動(dòng)驗(yàn)證等。
這是過載能力驗(yàn)證的波形，1.1倍和1.2倍過載下，構(gòu)網(wǎng)型是穩(wěn)定運(yùn)行的，1.5倍10秒的驗(yàn)證也是通過的。
這是電網(wǎng)適應(yīng)性的驗(yàn)證結(jié)果，電網(wǎng)適應(yīng)性包含了頻率的適應(yīng)性和頻率變化率適應(yīng)性，以及電壓適應(yīng)性。我們得到的結(jié)論構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能具備頻率和頻率變化率的適應(yīng)性，可提供功率支撐，運(yùn)行狀態(tài)不脫網(wǎng)。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能具備電壓適應(yīng)性，能夠提供電壓支撐，并不脫網(wǎng)。
這是暫穩(wěn)態(tài)電壓支撐測(cè)試結(jié)果，這是25%的低穿和25%高穿適應(yīng)波形，在SCR等于2和12.5開展測(cè)試，這是用跟網(wǎng)對(duì)構(gòu)網(wǎng)型進(jìn)行的對(duì)比測(cè)試。
這是暫穩(wěn)態(tài)頻率支撐測(cè)試典型的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這也包括了各種驗(yàn)證，結(jié)論我就不詳細(xì)說了。
我們對(duì)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能慣量和阻尼實(shí)際測(cè)量，也開展了一些探索性的工作，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能阻尼和慣量是深度耦合的，我們?cè)谄綍r(shí)測(cè)試的時(shí)候需要測(cè)阻尼關(guān)慣量，測(cè)慣量會(huì)關(guān)阻尼，這可能會(huì)對(duì)以后測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)造成一些混淆，我們采取了慣量阻尼測(cè)試方法，測(cè)試結(jié)果誤差在2%以內(nèi)，滿足我們預(yù)期的要求。
最后一組波形是我們?cè)谛赂蹆?chǔ)能電站利用構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能作主電源搭建了獨(dú)立電網(wǎng)，驗(yàn)證其獨(dú)立構(gòu)網(wǎng)能力。所謂構(gòu)網(wǎng)，就是構(gòu)建一個(gè)電網(wǎng)，并網(wǎng)狀態(tài)下我國(guó)電網(wǎng)比較強(qiáng)，頻率是很穩(wěn)定的，做一些頻率的擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)是很困難的。因此，我們?cè)谡緝?nèi)做了一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行試驗(yàn)，用一些機(jī)組用構(gòu)網(wǎng)型模式，用一些用跟網(wǎng)模式，分別進(jìn)行了并離網(wǎng)切換、電壓、頻率支撐能力、黑啟動(dòng)、一二次調(diào)頻能力驗(yàn)證。整個(gè)波形在一張圖里面可以看得很清楚。結(jié)果表明構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能機(jī)組具備維持內(nèi)電勢(shì)的能力，并離網(wǎng)切換、黑啟動(dòng)、慣量響應(yīng)、一次調(diào)頻、二次調(diào)頻功能正常，可維持系統(tǒng)頻率在50赫茲附近。
基于以上的支撐能力驗(yàn)證工作，我們開展了一些工程實(shí)踐應(yīng)用工作。一個(gè)是荊門新港儲(chǔ)能項(xiàng)目，這也是我國(guó)第一個(gè)大型構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站，2022年12月份實(shí)現(xiàn)了首次并網(wǎng)。一個(gè)是廣水構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目，2023年6月開展首次構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能獨(dú)立運(yùn)行人工短路試驗(yàn)。
這是我們對(duì)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站運(yùn)行效用分析，首先得到一個(gè)結(jié)論，可以提高弱電網(wǎng)輸送能力，我們做了一些驗(yàn)證性的工作，比如說構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能電站接入配網(wǎng)側(cè)10kV線路系統(tǒng)，在電網(wǎng)比較弱的情況下，采用構(gòu)網(wǎng)型模式可以提升構(gòu)網(wǎng)型系統(tǒng)輸出能力，可以達(dá)到額定功率輸出，跟網(wǎng)型會(huì)導(dǎo)致電壓越限。
當(dāng)線路上有重要負(fù)載的時(shí)候，跟網(wǎng)模式運(yùn)行線路電壓波動(dòng)較大，且無(wú)法自動(dòng)響應(yīng)無(wú)功。采用構(gòu)網(wǎng)可以發(fā)揮無(wú)功調(diào)節(jié)功能，自主將電壓穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？梢钥吹綄?duì)整個(gè)站態(tài)和穩(wěn)態(tài)電壓支撐能力是很顯著的。
最后針對(duì)問題和建議做一些分享。通過項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)前期對(duì)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能開展的大量的實(shí)證，以及參考國(guó)內(nèi)構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能工程的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)出構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在器件性能提升、機(jī)組穩(wěn)定性優(yōu)化、場(chǎng)站規(guī)?；瘧?yīng)用三個(gè)方面還存在的不足。其中器件級(jí)問題主要有儲(chǔ)能電池充放電功率限制、儲(chǔ)能PCS過載能力不足、電氣一次、二次設(shè)備性能不匹配。
機(jī)組穩(wěn)定性問題主要有PCS限流策略問題、多機(jī)并聯(lián)問題、黑啟動(dòng)邏輯問題、一次調(diào)頻死區(qū)問題。
場(chǎng)站規(guī)?；瘧?yīng)用問題主要有多場(chǎng)站功率振蕩、構(gòu)網(wǎng)控制性能需提升、運(yùn)行控制策略及商業(yè)模式不明。
針對(duì)問題，在這里提出三點(diǎn)建議，供大家思考。在器件性能提升方面，構(gòu)網(wǎng)能力主要體現(xiàn)在頻率、電壓支撐方面，而頻率支撐需要能量的維持，電壓支撐需要儲(chǔ)能變流器提供足夠的過流倍數(shù)，這就對(duì)儲(chǔ)能單元的過載能力、動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力、深循環(huán)能力和快速充放電能力提出了更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需調(diào)整保護(hù)定值與運(yùn)行方式。
第二，各大廠商、科研機(jī)構(gòu)需以安全性、可靠性為目標(biāo)，結(jié)合一些實(shí)際的實(shí)踐驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)，對(duì)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能控制策略進(jìn)行優(yōu)化。測(cè)試機(jī)構(gòu)應(yīng)積極搭建構(gòu)網(wǎng)型仿真和測(cè)試平臺(tái)，形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一認(rèn)證，針對(duì)電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、新能源送端，沙戈荒等構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能開展全方位考核，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步。
三是建立構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系，推動(dòng)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能從示范全面走向應(yīng)用。
最后進(jìn)行總結(jié)和展望，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能被普遍認(rèn)為是行業(yè)未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，但還缺乏相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，同時(shí)還需要建立合理的調(diào)用機(jī)制和盈利機(jī)制，在發(fā)揮支撐電網(wǎng)的同時(shí)獲取合理收益，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的健康長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。我們做了一些工程實(shí)踐方面的工作，也希望下一步與各方通力合作，繼續(xù)開展整站實(shí)證，進(jìn)行更高維度的全方面考核，推進(jìn)我國(guó)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。謝謝大家！
