今年以來,構(gòu)網(wǎng)型儲能引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。從現(xiàn)在常用的“跟網(wǎng)”到理想中的“構(gòu)網(wǎng)”,這一轉(zhuǎn)變并不容易。但構(gòu)網(wǎng)型儲能究竟該如何建設(shè),仍處于“摸著石頭過河”的探索階段。
8月4日,青海格爾木魯能50MW/100MWh構(gòu)網(wǎng)型儲能電站發(fā)布EPC項目總承包及儲能系統(tǒng)招標公告;8月1日,寧夏電力采煤沉陷區(qū)復(fù)合光伏項目配套儲能一期EPC總承包工程公開招標,項目一期100MW/200MWh儲能電站,采用構(gòu)網(wǎng)型儲能變流升壓一體機(PCS)……
今年以來,構(gòu)網(wǎng)型儲能引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。從名不見經(jīng)傳的技術(shù)路線到公開招標的硬性要求,新疆、西藏等地發(fā)文鼓勵甚至強制配建。構(gòu)網(wǎng)型儲能究竟從何而來?它具備哪些特征,能夠給電力系統(tǒng)帶來哪些改變?在儲能電站盈利模式尚不清晰的當前,構(gòu)網(wǎng)型儲能又是否會增加企業(yè)的投資負擔(dān)?
多地要求配建構(gòu)網(wǎng)型儲能
一直以來,我國構(gòu)建起以火電、水電等同步電源為主導(dǎo)的龐大交流同步電網(wǎng),有力保障了電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。但隨著新能源發(fā)電占比快速提升,電力系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)“雙高”(高比例可再生能源、高比例電力電子設(shè)備)特征,電力系統(tǒng)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、運行機理、功能形態(tài)等正在發(fā)生深刻變化,低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等問題凸顯,電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行面臨嚴峻挑戰(zhàn)。
在新能源側(cè)的儲能系統(tǒng)上增加新型控制策略,使其具備同步發(fā)電機或者類似同步發(fā)電機的頻率調(diào)節(jié)和電壓控制能力,形成構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng),是解決上述問題的可行方案。
目前,我國已有多地提出鼓勵或強制新能源項目配建構(gòu)網(wǎng)型儲能。今年5月,西藏自治區(qū)發(fā)改委印發(fā)《2023年風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源項目開發(fā)建設(shè)方案》,要求保障性并網(wǎng)光伏項目+儲能項目配置儲能規(guī)模不低于光伏裝機容量的20%,儲能時長不低于4小時,并按要求加裝構(gòu)網(wǎng)型裝置。7月,西藏自治區(qū)發(fā)改委進一步下發(fā)《關(guān)于積極推動西藏電力系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)型儲能項目試點示范應(yīng)用的通知》,鼓勵在阿里地區(qū)、那曲市、日喀則市、拉薩市等地區(qū)先行先試構(gòu)網(wǎng)型儲能。
無獨有偶。7月10日,新疆自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布《關(guān)于組織上報2023年獨立新型儲建設(shè)方案的通知》,提出積極探索建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲能,喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地構(gòu)網(wǎng)型儲能比例原則上不低于年度新型儲能規(guī)模的20%。
能源電力專家趙文瑛指出,構(gòu)網(wǎng)型儲能可以有效提升電網(wǎng)慣量阻尼特性,為系統(tǒng)提供電壓和頻率支撐,在高比例可再生能源和高比例電力電子設(shè)備“雙高”特性的新型電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。
龍頭企業(yè)積極布局
構(gòu)網(wǎng)型儲能是一項前沿技術(shù),本質(zhì)是通過控制變流器產(chǎn)生恒定的交流電壓源,從而獲得類似同步發(fā)電機一樣的運行特性。目前,美國、澳大利亞、中國等國家均積極推進相關(guān)技術(shù)的研發(fā)和示范應(yīng)用。
華能集團清潔能源技術(shù)研究院儲能技術(shù)部業(yè)務(wù)經(jīng)理成前介紹,自2011年構(gòu)網(wǎng)型虛擬同步機被業(yè)內(nèi)專家提出后,以日立ABB、SMA、特斯拉、西門子旗下Fluence等為代表的國際公司開展了數(shù)個構(gòu)網(wǎng)型新能源商業(yè)示范項目。其中,澳大利亞項目較多,在實踐工程數(shù)量和規(guī)模上處于引領(lǐng)地位。
我國包括華為數(shù)字能源、南瑞繼保、陽光電源、科華數(shù)能、盛弘電氣、科陸電子等在內(nèi)的企業(yè)已經(jīng)具備或儲備了構(gòu)網(wǎng)型儲能的技術(shù)能力,并逐步落地系統(tǒng)項目。去年12月31日,國內(nèi)首座電網(wǎng)側(cè)大容量構(gòu)網(wǎng)型儲能電站——湖北荊門新港50MW/100MWh儲能電站一期并網(wǎng)運行;今年5月18日,龍源電力江蘇盱胎10MW/20MWh構(gòu)網(wǎng)型示范儲能電站順利并網(wǎng)運行;6月27日,中國華能研發(fā)的100MW/200MWh分散控制構(gòu)網(wǎng)型獨立儲能電站在山東萊蕪電廠實現(xiàn)全容量并網(wǎng)。
南瑞繼保是最早從事構(gòu)網(wǎng)型儲能研發(fā)設(shè)計的企業(yè)之一。“近年來,我們研制了系列化構(gòu)網(wǎng)儲能裝備,在電網(wǎng)側(cè)、新能源、源網(wǎng)荷儲等多種應(yīng)用場景進行了示范項目建設(shè),其支撐能力已經(jīng)得到實際工程的驗證。”南瑞繼保副總經(jīng)理、研究院院長文繼鋒稱。
成前認為,示范項目的應(yīng)用,對構(gòu)網(wǎng)型儲能提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和靈活性、平抑新能源發(fā)電波動、提升系統(tǒng)慣量、增強電壓與頻率支撐能力、控制短路容量和改善電網(wǎng)阻尼特性等進行了有效驗證和探索,將加速構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的實踐落地。
推廣面臨系列難題
從現(xiàn)在常用的“跟網(wǎng)”到理想中的“構(gòu)網(wǎng)”,這一轉(zhuǎn)變并不容易。
目前,構(gòu)網(wǎng)型儲能有兩大實施路徑:針對存量儲能項目,企業(yè)可視評估情況對儲能系統(tǒng)的硬件和軟件進行更換升級;針對增量儲能項目,直接配置具有構(gòu)網(wǎng)型儲能特性的整套儲能系統(tǒng)設(shè)備。但構(gòu)網(wǎng)型儲能究竟該如何建設(shè),仍處于“摸著石頭過河”的探索階段。
“當前,儲能相關(guān)的標準僅對跟網(wǎng)型儲能技術(shù)提出要求,構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)作為一項新技術(shù),還缺乏相應(yīng)的標準和規(guī)范。”中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟標準總監(jiān)唐亮介紹,為推動新型電力系統(tǒng)的發(fā)展,構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)規(guī)范、功能要求亟待出臺。據(jù)悉,中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟正在組織編寫《構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器技術(shù)規(guī)范》團體標準,將于近期對外公示征求意見。
文繼鋒指出,構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)研發(fā)需要電力電子、電力系統(tǒng)等多個專業(yè)領(lǐng)域的深厚沉淀和深度融合,是企業(yè)綜合技術(shù)實力的體現(xiàn),要經(jīng)歷長期的理論研究、工程實踐的積累,技術(shù)門檻頗高。
目前,構(gòu)網(wǎng)型儲能廠家對其技術(shù)參數(shù)和具體進展還較為保密。但構(gòu)網(wǎng)型儲能無疑會增加軟硬件設(shè)施,抬高投資成本。根據(jù)新疆自治區(qū)發(fā)改委發(fā)布的《關(guān)于組織上報2023年獨立新型儲建設(shè)方案的通知》要求,構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)具有構(gòu)網(wǎng)控制功能,在110%額定電流下應(yīng)能長期持續(xù)運行;在120%額定電流下,持續(xù)運行時間應(yīng)不少于2分鐘;具備300%額定電流10秒短時過載能力。
業(yè)內(nèi)人士透露,構(gòu)網(wǎng)型變流器設(shè)備過流能力由1.5倍提升至3.0倍,根據(jù)不同方案,變流器成本將增加50%左右。另外,構(gòu)網(wǎng)型儲能作為電壓源,若多臺系統(tǒng)并列運行、負載不均衡,可能帶來環(huán)流、搶功率等問題,影響電網(wǎng)穩(wěn)定運行,這對系統(tǒng)控制分析能力也是一大考驗。
以技術(shù)、標準強化內(nèi)功
值得注意的是,西藏、新疆率先推進構(gòu)網(wǎng)型儲能,與當?shù)仉娋W(wǎng)架構(gòu)較為薄弱、暫態(tài)調(diào)節(jié)能力有待加強的現(xiàn)狀密切相關(guān)。在推廣困難重重、行業(yè)盈利模式尚不清晰的情況下,構(gòu)網(wǎng)型儲能否有必要在全國范圍展開?
在唐亮看來,未來隨著新能源的增加,電網(wǎng)從安全運行角度出發(fā),可能會逐步提出構(gòu)網(wǎng)型儲能要求,并明確并網(wǎng)特性要求,指導(dǎo)相關(guān)系統(tǒng)配置設(shè)計,解決電網(wǎng)對新能源發(fā)電動態(tài)特性掌控能力不足的難題。
文繼鋒表示,構(gòu)網(wǎng)型儲能除了具備常規(guī)儲能的功能外,還可以解決新能源并網(wǎng)點短路比低導(dǎo)致的無法并網(wǎng)問題,提升新能源送出能力,提升電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,在一定程度上可以減少企業(yè)的負擔(dān),或成為未來儲能系統(tǒng)的基本技術(shù)要求。此外,除了調(diào)峰調(diào)頻等功能外,構(gòu)網(wǎng)型儲能還具備短路容量支撐、慣性支撐等能力,建議在輔助服務(wù)市場等方面予以政策支持。
趙文瑛認為,若電力系統(tǒng)中全部是構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備,電網(wǎng)的控制難度較大。構(gòu)網(wǎng)型儲能更適合“雙高”結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng),其在推廣應(yīng)用中也要統(tǒng)籌考慮新能源、電網(wǎng)等不同主體的訴求?;陲L(fēng)光強制配儲本身缺乏經(jīng)濟性且利用率有限,構(gòu)網(wǎng)型儲能暫時還不具備全面推廣條件。
趙文瑛進一步指出,構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)在發(fā)展過程中要重點提升變流器過流能力,加強技術(shù)創(chuàng)新,降低成本。選擇合適參數(shù)的換流器容量和電壓等級,降低控制難度。在系統(tǒng)層面,統(tǒng)籌構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備和主動支撐型設(shè)備的合理配置。此外,盡快建立系統(tǒng)分析方法和控制算法驗證體系,以標準支撐構(gòu)網(wǎng)型儲能從理論示范走向工程應(yīng)用。
原標題:構(gòu)網(wǎng)型儲能緣何“走紅”