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国内首座大型构网型储能电站投运

2022年12月31日19时,国内首座大型构网型储能电站——湖北荆门新港储能电站成功送电、并网运行。据悉,该工程是由国网湖北电力试点建设电网侧磷酸铁锂电池储能电站项目。

项目位于沙洋县工业园区新港大道和工业十二路交会处的220千伏长林变电站,占地1万多平方米,总容量50兆瓦/100兆瓦时,供区光伏等清洁能源装机达334兆瓦。

构网型储能技术的核心是通过储能逆变器,构建起支撑大电网稳定运行的电压源,可以起到快速调频调压、增加惯量和短路容量支撑、抑制宽频振荡等作用。

高比例新能源带来的低惯量问题对电网调峰能力和安全稳定运行带来挑战,新港储能站作为构网型储能站先行示范工程,设计有并网检测装置,具备贯量、阻尼控制、一次调频、大扰动特性等测试功能,配置16台PCS升压一体机,具备1.5倍/10S的暂态过载能力,通过部署大型储能站自主运行控制策略,可以独立支撑电网,实现对电网侧储能暂-稳态联合控制与自主调节,提升区域电网的稳定性。

长久以来,我国构建了以火水电等同步电源为主导的庞大交流同步电网。作为电网主要支撑性电源。常规同步电源有力保障了电网安全稳定运行。随着“双碳”目标推进,新能源占比增加,而同步发电机电源比例降低,电力系统面临各时间尺度的电力电量平衡难度大,电压、频率安全稳定水平下降等问题,电网的安全运行将受到严峻考验。

新型电力系统的显著特征是新能源在电源结构中占据主要地位,在平抑新能源发电功率波动,降低大电网调峰压力,提升大电网对新能源的接纳水平方面,储能环节是个必选项。各省能源局也纷纷出台相关政策,要求在开发新能源的同时,配套建设10%-20%容量的储能系统。

当前储能逆变器主要有两种典型的控制技术:Grid Following跟网型控制技术与Grid Forming构网型控制技术。
目前并网储能逆变器通常采用Grid Following跟网型控制模式,即逆变器根据电网的电压频率产生相应的有功功率和无功功率。它们自身无法提供电压与频率的支撑,输出与电网的电压波形保持同步,必须依赖于电网提供的稳定电压和频率才能将可再生能源馈入电网。当Grid Following逆变器接入电网的数量不断增大时,即使微小的负荷波动也会触发逆变器产生过度反应,导致并网储能系统大面积脱网,甚至引发连锁反应,造成电网崩溃。
而基于Grid Forming构网型控制技术的逆变器,运行于电压源模式下。逆变器模拟同步发电机组,内部设定电压参考信号,通过调节输出的有功与无功功率,从而控制逆变器输出的电压和频率,增强电力系统稳定性。其既可以并网运行,也可以不依赖电网,独立运作。

Grid Forming构网型储能逆变器在电力系统中的主要优势是提供同步电压电流,为电网提供虚拟惯性。无论可再生能源占比高低,都可通过增加Grid Forming机组容量实现电网稳定。此外,Grid Forming构网型储能逆变器可在极端的环境下提供故障穿越、黑启动及有功无功稳定功能,同时减少备用线路的改造需求,保障电网稳定,最终实现100%可再生能源供电。

目前,国内已有多家企业重点布局这一技术。包括了SMA、南瑞继保、西安西电电力电子、科华数能、智光储能、上能电气、汇川技术等众多名企。


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