中國儲能網(wǎng)訊：
前 言
在高比例新能源并網(wǎng)的新型電力系統(tǒng)中，傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)主導(dǎo)的穩(wěn)定機(jī)制被逐步瓦解，電壓、頻率波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)加劇。構(gòu)網(wǎng)型儲能作為“虛擬同步機(jī)”的核心載體，憑借主動(dòng)支撐電網(wǎng)的能力，成為維系系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵裝備。
一、構(gòu)網(wǎng)型儲能原理
構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的特點(diǎn)在于可以為系統(tǒng)提供慣量和支撐，目前提高系統(tǒng)慣量和支撐的方式主要包括常規(guī)同步發(fā)電機(jī)組、同步調(diào)相機(jī)和構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)。
構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)原理：是將同步機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程、無功下垂控制等核心算法嵌入變流器控制系統(tǒng)中，通過采集電壓和電流計(jì)算端口功率，利用核心算法生成電壓幅值與相位參考值，將變流器端口塑造為與同步發(fā)電機(jī)類似的電壓源外特性，通過儲能變流器構(gòu)建起支撐電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的電壓源。
構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器采用并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，與電網(wǎng)同作為電壓源為用電負(fù)荷提供能量。此種并聯(lián)電壓源接入方式，可提高系統(tǒng)短路比，增加慣量和短路容量支撐，起到快速調(diào)頻調(diào)壓、抑制寬頻振蕩等作用。
構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)與常規(guī)同步機(jī)組類似，可在擾動(dòng)前、中、后各階段構(gòu)建起電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行必須的電動(dòng)勢，起到支撐性作用。
二、過載能力要求
構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)應(yīng)具備交流電流在110%的額定電流下長期持續(xù)運(yùn)行的能力；在120%的額定電流下，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間應(yīng)不少于2 min；在150%的額定電流下，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間不少于1 min，在300%的額定電流下，持續(xù)運(yùn)行時(shí)間不少于10 s。
三、慣量支撐能力
電化學(xué)儲能電站借鑒傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，使輸出的有功功率響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化率，從而減緩頻率變化的控制功能。系統(tǒng)在經(jīng)受擾動(dòng)時(shí)，并網(wǎng)主體提供響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化的快速正阻尼，以阻止系統(tǒng)頻率突變。
構(gòu)網(wǎng)型電化學(xué)儲能系統(tǒng)支持的慣性時(shí)間常數(shù)最大值不小于20 s，并可根據(jù)接入系統(tǒng)的需要靈活調(diào)整。儲能慣量響應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間不應(yīng)超過50 ms，響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)超過150 ms，調(diào)節(jié)時(shí)間不應(yīng)超過500 ms，控制偏差應(yīng)在±1.0%以內(nèi)。
四、阻尼控制
電力系統(tǒng)中的阻尼效應(yīng)是指系統(tǒng)中的某些元件或機(jī)構(gòu)能夠通過吸收和釋放能量的方式來緩沖電力系統(tǒng)中因不穩(wěn)定因素引起的振蕩，以避免系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)甚至崩潰。阻尼影響著頻率的偏差，為一次調(diào)頻爭取時(shí)間。監(jiān)視系統(tǒng)功率振蕩，為系統(tǒng)提供正阻尼，以提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生0.2～2.5 H z的低頻振蕩，且并網(wǎng)點(diǎn)頻率振蕩幅值大于0.003 Hz時(shí)，電化學(xué)儲能電站應(yīng)通過附加阻尼控制調(diào)節(jié)有功功率，抑制低頻振蕩，有功功率變化量PD最大值應(yīng)在10%～30% PN(額度容量）之間，響應(yīng)時(shí)間不應(yīng)大于0.5 s。
五、主動(dòng)電壓支撐能力
參與電力系統(tǒng)電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)暫態(tài)期間提供短時(shí)無功功率支撐。構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)具備類似同步發(fā)電機(jī)的有功功率調(diào)節(jié)特性，也具備內(nèi)電功勢和無功調(diào)壓能力。
構(gòu)網(wǎng)型儲能無功啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)不超過5 ms，無功響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不超過10 ms，最大無功電流能力應(yīng)不低于3倍額定電流，電壓階躍響應(yīng)時(shí)間應(yīng)不大于100 ms，并能夠根據(jù)接入系統(tǒng)的需要靈活調(diào)整。
六、短路電流支撐能力
構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)提供一定的短路電流，其過載能力應(yīng)不低于3倍的額定電流，過載持續(xù)運(yùn)行時(shí)間應(yīng)不低于10 s。構(gòu)網(wǎng)型儲能的短路支撐能力可通過變流器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)，共機(jī)環(huán)流小于5%。
隨著新型電力系統(tǒng)的演進(jìn)，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)指標(biāo)將向“更智能、更協(xié)同、更經(jīng)濟(jì)”升級：一是動(dòng)態(tài)可調(diào)性，如虛擬慣量隨電網(wǎng)狀態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化；二是標(biāo)準(zhǔn)化，推動(dòng)不同廠商設(shè)備的指標(biāo)兼容；三是全生命周期成本，在保證性能的同時(shí)降低度電成本。
