新型电力系统“三高”特征下构网技术堪当“良药”？

时间：2024-11-05 11:35:16  来源：乐鱼网.com   点击：

　　2023年8月15日，巴西发生大面积停电事故，损失电力占总负荷的31%。在事故前，事故源头所在地的风电出力占比高达73%。

　　2023年12月23日，由于英国和法国之间的一个高压传输线路突然跳闸，英国电网在瞬间损失了1GW的电力，系统频率从50赫兹骤降至49.3赫兹。

　　而在英国电网的事故中，由于阳光电源位于英国的多个兆瓦时储存电站在事故发生的一秒内迅速响应，提供柔性的惯量支撑，使得5分钟之内电网频率从49.3赫兹恢复至正常运行范围，避免了大规模停电事故。

　　事实上，这一技术目前已经在许多国家受到重视。以澳大利亚为例，该国因电力系统存在输电距离远、可再次生产的能源渗透率高的特征，为实现电力供给的安全稳定，提出全力发展构网型技术。

　　构网型技术并非新词，最早以“构网型控制（Grid-forming Control）”一词，于1997年由德国太阳能供电技术研究所提出。

　　2021年12月，北美电力可靠性组织（NERC）在其发布的白皮书《构网型技术——大规模电力系统可靠性探讨》中，对构网技术进行过定义。

　　其定义为“在次暂态到暂态过程中，维持内电势相量恒定或接近恒定。它使得逆变器后资源能够立即响应外部系统的变化，并在不同的电网条件下保持逆变器后资源控制的稳定性。同时，它必须控制电压相量以保持与电网中别的设备的同步，还须适当调节有功功率和无功功率以为电网提供支撑服务。”这一概念目前被广泛沿用。

　　这是因为，在我国，新型电力系统除了同样面临“高比例新能源+高比例电力电子设备”的“双高”特征，还将叠加“高比例特高压直流输电”这一因素。“三高”特征下，提升新型电力系统整体的安全效率水平特别的重要，构网技术于是进入了更主流的视野。

　　2023年，国家能源局发布的《关于组织并且开展可再次生产的能源发展试点示范的通知》在技术创新类项目方面提及了，包括加储能构网型技术示范，主要支持构网型风电、构网型光伏发电、构网型、低频组网送出等研发技术与工程示范。

　　《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》（下称《行动方案》）提出，根据高比例新能源电力系统运行需要，选择典型场景应用构网型控制技术。

　　中国工程院院士舒印彪在对《行动方案》进行解读时谈到，从电网新技术来看，要推进构网型技术应用，提升系统整体安全效率水平。

　　舒印彪认为，构网型技术对于电网送端“沙戈荒”高比例新能源地区、受端“空心化”地区均有广泛的应用需求。

　　具体来看，构网型设备控制策略与参数的灵活性使其可以适用于多场景稳定问题。舒印彪认为，要明确不一样的地区电网运行的主要矛盾，在沙戈荒等高比例新能源外送地区可配置构网型技术设备抑制暂态过电压，在负荷中心可配置构网型技术设备提升系统短路容量，在弱交流电网可试点配置构网型设备提升保供能力和有功快速调节能力。

　　远景首席技术官徐中华告诉21世纪经济报道记者，当前来说，做好构网核心技术之一在变流器。变流器首先自己要能够作为一个非常智能和灵活的发动机，无论是在强网还是弱网的环境下，都可以自适应按照既定的频率和电压运转。正如定速巡航一样，阻力和摩擦力变大，自动加大功率，反之受到阻力的时候能够减速还能够吸收能量。不仅如此，建立和维持电压与频率稳定也变成了是他的第一责任。

　　“当储能电站的规模到百兆瓦级以上时，场站装备的PCS设备数量少则数十台，多则数百台，构网组织就演变成了一个兵团、一支舰队，怎么样才能做到集群构网能力，也就是大家怎么样才能做到步频一致，步幅一致，相对位置也保持一致，一旦掉队，还要立马跟上队伍。这才是构网在实际应用中要面对的更加核心、更加艰巨的挑战。”徐中华解释。

　　值得一提的是，随着新型储能技术的不断迭代，具有构网能力的新型储能系统正在喷涌而出。

　　这是因为，“储能由于具有相对来说比较稳定的能量作支撑，且可瞬间自然释放，是实现构网型技术的天然载体。”中国电力科学研究院储能与电工新技术研究所教授级高级工程师许守平在一场会议上公开谈及。

　　2023年至今，新疆、西藏、江苏等地方相继发布了探索建设构网型储能有关政策文件，支持构网型储能等研发技术与工程示范。

　　需求方面，据GGII（高工产业研究院）数据，2024年以来我国构网型储能招标规模达到1.468GW/4.613GWh。在西藏、青海等新能源接入比例高的地区，构网型储能需求在提高。2024年以来，西藏招标、开工的项目有11个，容量规模达到1.15GWh。

　　值得一提的是，2024年，构网型储能产品，显然将成为各企业不可忽视的竞争力，成为产品布局的主要方向之一。

　　2023年3月，就推出了以光储构网型控制技术为核心的《干细胞电网技术白皮书》。

　　近日，华为智能组串式构网型储能系统关键技术及应用通过技术鉴定，并有多个项目进行实证。

　　科华数据子公司科华数能也推出了新新一代的智慧液冷储能系统，并已率先通过全项构网型储能并网性能测试。

　　近日，远景储能发布了其系统级储能产品，意在推动AI与构网技术融合。据悉，远景储能自研的GenGrid生成式电网技术，“1+4”全栈构网，通过对源侧、网侧、用户侧数据的感知和识别，结合历史数据大模型，可实现自主调校惯量、阻抗、频率、电压等参数，灵活适应孤网、弱网、新能源大基地等各种场景，支持100%新能源电力系统。

　　业内一致认为，构网型技术的研发既需要企业在电力电子技术领域内的长期深耕，也需要在实践项目中积累经验。

　　从技术价值的方面出发，科华数能副总裁兼技术中心总经理曾春保认为：“构网型储能系统对客户的收益有重要影响，目前最显性的收益是提升短路容量比能力。接纳光伏发电的电网，要求新能源发电企业要配调相机，配调相机的作用就为了解决短路比的问题，而储能系统就能解决这一问题，同期还降低了运维成本，这就为构网项目带来巨大收益。尤其是微网项目，离网条件下依靠光伏+储能+柴油发电机，构网价值更高。”

　　从构网技术的能力方面，南瑞继保认为，除了业内许多企业宣传的具备构网技术所关注的无功支撑，其公司还在关注构网储能在有功的瞬时分担方面以及对于频率的支撑方面的能力。此外，南瑞继保在成功研制和应用构网储能的基础上，未解决暂态电压稳定和支撑问题，还将构网技术拓展应用到了静止同步调相机和构网SVG（静态无功补偿器）上。

　　随着该技术的探索与应用，行业标准的制订也在路上。21世纪经济报道记者发现，2023年12月27日，中国电工技术学会正式批准发布《构网型储能系统并网技术规范》（T/CES243-2023）和《构网型储能系统并网测试规范》（T/CES244-2023）2项团体标准，这是全国首次发布构网型储能技术领域的团体标准。

　　2024年7月1日，我国将正式执行推荐国标《电化学储能系统储能变流器技术规范》（GB/T 34120-2023），针对PCS在电网稳定支撑能力方面，提出了更多的指标要求。

　　舒印彪也指出，要完善支持构网型技术应用的机制建设。目前，构网型技术加快速度进行发展，但相关配套机制较为滞后。要逐步健全适应构网型技术主体开展交易和调度的基本规范，完善电力辅助服务市场产品体系、准入条件、交易方式和补偿标准，体现构网型技术主动支撑电网电压、频率、功角稳定和新能源配置消纳的多维度价值。

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