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中电科储能所许守平:构网型电化学储能在新型电力系统中扮演重要角色

随着全球能源结构的转型,新型电力系统正面临着前所未有的挑战与机遇。

在3月19日举办的OFweek2024(第四届)储能技术与应用高峰论坛上,中国电力科学研究院储能所教授级高工许守平,深入分析了构网型电化学储能在新型电力系统中的应用及其重要性。

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新型电力系统的主要特征是供电主力电源的转变,由传统的燃煤机组转向以新能源为主体的发电结构。这种转变带来了从静态负荷资源到动态可调负荷资源的变革,以及从单向电能供给到双向电能互济的演进。

随着新能源的并网、传输和消纳,电力系统呈现出显著的电力电子化趋势,形成了“双高”特征,即高比例新能源加上高比例电力电子设备。

然而,这种转变也带来了一系列挑战,尤其是在长时间尺度和短时间尺度上的电网安全稳定问题,以及电网电量平衡问题。电力电子设备占比的提高导致系统主动支撑能力不足,转动惯量缺失,参与调频调压控制能力弱,电压、频率和功角稳定性在扰动下容易恶化。

在这种背景下,构网型储能作为优质的灵活调节资源和潜在的主动支撑手段,显得尤为重要。许守平表示,它能够减小电网峰谷差、改善电压动态性能,是应对新型电力系统挑战的有效手段。储能技术具有快速灵活的调节性能,能够主动参与电网调节,从能量、功率层面提供不同时间尺度的支撑,全方位保障电力系统的电力供应和安全稳定,促进新能源的消纳。

构网型储能与传统的跟网型储能和同步发电机相比,具有显著的技术优势。许守平指出,它能够在不依赖外界交流系统的情况下,自行构建交流侧电压幅值与相位,提供更好的电压支撑能力。此外,构网型储能通过控制释放直流测储能能量,等效为同步机惯量机械能或阻尼能量,提供惯量响应与振荡抑制,具备更好的频率支撑和惯量支撑能力。

构网型储能的应用案例遍布全球。许守平表示,澳大利亚霍恩斯戴尔电化学储能系统通过特斯拉的构网型变流器及虚拟同步控制技术,提供了虚拟惯量支撑和频率支撑,保障了电网的稳定。沙特红海新城光储离网储能电站采用华为智能光储解决方案,实现了100%新能源微网下离网连续故障穿越并支持GW级整网黑启动。美国国家可再生能源实验室(NREL)园区微网储能电站则展示了微电网、黑启动、孤岛运行和紧急供电的能力。

在中国,湖北荆门构网型储能电站和新疆阿克陶构网型储能电站等项目,也展示了构网型储能在不同短路比下的电压适应性、频率适应性、稳态频率支撑、惯量响应和阻尼控制等方面的能力。

构网型储能是未来新型电力系统发展的关键技术之一。

它不仅能主动支撑系统频率和电压,提供惯量,还可附加阻尼控制,具备与传统同步发电机类似的运行特性。然而,构网型储能的控制技术尚不完善,变流器设计缺乏统一设计指导规范,针对不同场景下的要求尚不明确。

此外,构网型储能场站以及构网型/跟网型的混合场站使得新能源大基地稳定运行与送出的控制维度、控制变量剧增,面临巨大挑战。

构网型的盈利模式需要进一步探索,相应政策需要加快制定,设备和并网标准要进一步明确。徐守平在其演讲中强调,尽管面临挑战,但构网型储能的发展前景广阔,正如其演讲结束语所言:“长风破浪会有时,直挂云帆济沧海”,构网型储能将在未来电力系统中扮演越来越重要的角色。

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