构网型储能——提升大电网安全稳定的关键技术

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随着“双碳”目标的提出，我国电力系统开始大力发展新能源发电、投入更多电力电子设备，将带来低惯量、高波动、弱支撑等问题。构网型储能可满足对系统不同频率和不同电压的支撑，并提升系统的短路容量和惯量。2023年9月27日，国家能源局发布《国家能源局关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，其中提出到2025年，国家能源局组织实施一批技术先进、经济效益合理、具有较好推广应用前景的示范项目，其中包括新能源加储能构网型技术示范。

构网型储能项目在西藏、新疆、青海等地区得到广泛支持，利用构网型储能来解决“双高”电网下系统的惯量降低问题，提高新能源接入弱电网的电压、频率等稳定支撑能力，或将成为新型储能技术领域的长期发展趋势。

构网型储能支撑新型电力系统建设

构网型储能迎来政策支持

国网湖北电科院支撑湖北公司在国内首次集中应用构网型储能技术，率先研制了适用于构网型储能系统的检测平台，制定了成套的暂、稳态性能测试方案，完成国内首次构网型储能电站现场成套测试。本课堂将针对构网型储能的原理、验证及应用案例进行介绍。

构网型储能电站工程

构网型(grid-forming control)储能是基于构网型控制技术的储能系统，其核心部件是使用构网控制策略的储能变流器。采用构网型控制策略的变流器，可模拟同步发电机组，内部设定电压参考信号，通过控制变流器输出的相位和幅值，与电网进行有功与无功功率交换，其既可以并网运行，也可以不依赖电网而独立运行。通过对变流器控制特性塑造，并适度提高其过载能力，可具备与同步电机相似的外特性，成为支撑大电网稳定运行的电压源。

不同电网支撑型系统技术对比

控制框图分为两个部分，分别是P-f控制与Q-U控制。其中，有功控制部分包括三个模块，分别是一次调频模块、阻尼模块与摆动方程模块；无功控制主要包括Q-V下垂模块、虚拟阻抗模块、电压控制环模块与电流控制环模块。

构网型控制框图

构网型储能控制技术特性

构网型储能系统具有自主支撑电压和频率的能力，能提升系统短路容量和惯量，改善电网阻抗特性，抑制宽频振荡等。其不仅能高效充放电，还能起到电网“稳压器”作用，有效提升新能源消纳能力。此外，构网型储能系统在离网模式和并网模式下皆可运行，具备黑启动能力，具有强弱电网宽自适应能力，且能实现100%新能源接入，在新型电力系统领域发挥着巨大作用。

构网型储能系统现场性能测控装置

构网型储能系统测试现场

构网型储能运行实证

湖北荆门新港储能电站是湖北公司新型电力系统第一批试验示范项目，是公司投资建设的首座电化学储能电站，设计总容量为50MW/100MWh，具备1.5倍/10秒的短时暂态过载能力，于2022年12月31日实现一期并网，2023年12月17日实现全容量并网。项目创造了三项“国内第一”，一是在国内储能领域首次集中应用构网型技术；二是完成国内首次构网型储能性能测试；三是开展首次构网型储能多场景支撑能力实证。2023年12月27日，该项目入选国家能源局新型储能试点示范项目。

湖北新港50MW/100MWh

构网型储能示范工程照

国网湖北电科院支撑该工程可研、设计、监造、调试、性能检测及真型试验，并以“工程-科研-实证”的路径，针对构网型储能开展了系列攻关，承担国网指南科技项目2项，牵头或参与储能标准创制3项，形成论文、专利20余项，成功推动了我国构网型储能工程化应用，相关成果获行业内肯定，受到国内主流媒体的广泛报道。

国内首次构网型储能性能试验

构网型储能被普遍认为是行业未来发展的趋势，但目前看来，还缺乏相应的统一标准和规范，如相关的技术规范、功能要求、规范测试、验收标准等亟待出台，同时还需要建立合理的调用机制和盈利机制，在发挥支撑电网的同时获取合理收益，推动储能产业的健康长远发展。下一步，国网湖北电科院将在构网型储能的标准制定、多场景应用、商业模式研究上持续攻关，有效支撑“双高”新型电力系统稳定运行及新能源高比例消纳。

来源：电力电子技术与新能源

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首次发布时间：2024-03-03