中國儲能網訊：將配儲任務“擺脫”給發(fā)電側之后，電網提出了進一步的要求。
除了風光上網自行配儲平抑波動外，在特定地區(qū)還需提升至構網型儲能技術，助力電網維持穩(wěn)定。
截至目前，我國已有多地提出鼓勵/按比例/強制配建構網型儲能。
今年5月，西藏發(fā)改委首次提出了2023年風電光伏新能源項目配套儲能需“加裝構網型裝置”的要求，實際要求配置構網型儲能。
7月10日，新疆自治區(qū)2023年獨立新型儲能建設方案鼓勵各地新建共享儲能，積極探索建設構網型儲能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地構網型儲能比例原則上不低于年度獨立新型儲能規(guī)模的20%。
8月4日，青海格爾木昆侖建設開發(fā)有限公司發(fā)布格爾木魯能50MW/100MWh構網型儲能電站EPC項目總承包及儲能系統(tǒng)招標公告。
構網型儲能被多次提及，是因為其區(qū)別于傳統(tǒng)跟網型儲能的特性，其可以利用虛擬同步發(fā)電機技術為儲能賦予“慣性”，更好的維持電網的安全穩(wěn)定。賦予這一能力的核心技術在于PCS的改造升級，需要增加一定成本。
另外從效率角度看，常見的跟網型變流器原理在于跟蹤測量電網的電壓和頻率，并向電網輸入一定的功率，它的優(yōu)點在于最大程度饋入有功功率，實現最大的能量收益。
構網型儲能變流器以維持輸出恒定交流電壓為目標，可以有助于電網保持穩(wěn)定。此外，還可提供故障穿越、黑啟動及有功無功穩(wěn)定功能，最終實現100%可再生能源供電，然而，構網型變流器必須在穩(wěn)定與最大能量收益之間進行折中。即，采用構網型儲能技術，儲能系統(tǒng)的整體循環(huán)效率或將低于跟網型儲能系統(tǒng)。
為什么西藏、新疆首先提出構網型儲能技術要求，為什么同屬新能源豐富的西北地區(qū)的青海一言不發(fā)開始投建構網型儲能，什么又是構網型儲能，為什么要建設構網型儲能，構網型儲能發(fā)展現狀如何，本文將逐一解答。
什么是構網型儲能
構網型儲能技術，即構建電網的儲能技術。
電網之所以需要構建，是因為其穩(wěn)定性不足。尤其是首先提出配建構網型儲能的西藏和新疆地區(qū)，都屬于弱電網地區(qū)。其中西藏電源結構以光伏和水力發(fā)電為主，豐水期和枯水期、晴天和陰天可上網電量差距大。在負荷端用電穩(wěn)定的情況下，用發(fā)不平衡是導致電網波動的重大因素。而在新能源比例越高的地區(qū)，發(fā)電量愈加不穩(wěn)定。
電網作為輸配端的目的就在于用發(fā)平衡，這也是其維持穩(wěn)定必要。為了實現電網的穩(wěn)定，當前實行的措施主要有：
配建儲能：適當平抑新能源發(fā)電波動，使得上網電量曲線更加平緩。
發(fā)電側考核：包括預測考核，各電站對于發(fā)電量進行提前預測（前一天上報第二天的發(fā)電量），預測與實際偏差大的會在月度考核中得分。（考核沒問題為0分，有問題獲得相應分數）；以及AGC性能考核，助力電站提高發(fā)電控制靈敏度。
輔助服務：對于調峰、調頻、黑啟動等輔助服務進行補貼。
但是目前來看，對于部分局域電網來講，這些措施還稍顯不足。固然現在的火電靈活性改造和AGC死區(qū)考核能進一步推進調節(jié)機組的靈敏性，但除了量上的平衡外，反應速度也至關重要。
“雙高”促使構網型儲能發(fā)展
一方面未來新型電力系統(tǒng)無法大量依靠穩(wěn)定的火電進行調節(jié)，另一方面新能源上網帶動了大量電子電子設備接入電網。與具有轉動慣量的傳統(tǒng)能源不同，電力電子設備是單純的開關，而且是反應靈敏的開關，不具有慣性。（雙高：高比例新能源帶動電力電子設備大量接入電力系統(tǒng)，高比例電力電子設備可能引發(fā)寬頻振蕩）
舉個例子幫助理解，傳統(tǒng)能源和新能源兩個人一起賽跑，發(fā)令槍一響，兩人一起動身。新能源都跑出去50米了，傳統(tǒng)能源還在加速。跑到終點沖線，新能源沖過線就停了，傳統(tǒng)能源接著跑出去50米才站住了腳。物理比較好的同學第一反應可能是新能源的加速度更大，是的，同樣的外力下，加速度大慣性更小。
但加速度大，或者說反應快并不一直是一件好事。電網的需求是多種多樣的，有時候需要發(fā)電側或調節(jié)機組快速反應，有時候則需要其緩慢出力。
比如某省電網，A市光資源非常好，正值中午太陽高照，光電大發(fā)的時候，突然來了一些片云，發(fā)電量減小了。而因為天氣預測的不精確，光伏電站B未預料到這個時段光伏發(fā)電突然不足，按照滿發(fā)上報的發(fā)電量，必須提供給電網足夠的電量，如果不能補足，則會影響電網穩(wěn)定性。此時則需要上儲能等調節(jié)設備，將發(fā)電量剛好補足。若光伏發(fā)電降的慢，則電網缺電缺的慢，那么儲能就需慢慢補足，若突然一下子烏云密布，無一絲陽光，那么儲能就需立即支撐起全部發(fā)電。儲能上量的速度即取決于烏云移動的速度。
說白了，構網型儲能即需要精細化平抑波動。此消彼長，此緩消，彼緩漲；此快消，彼快漲。以維持整體的平穩(wěn)。
虛擬同步發(fā)電機技術為儲能賦予“慣性”
那為什么說構網型儲能技術核心在于PCS技術呢？盛弘股份儲能國內產品線銷售總監(jiān)馬倫勝在接受采訪時舉了這樣一個例子：儲能系統(tǒng)中電池就相當于水池，而PCS就相當于水管，在水池蓄水量一定的情況下，水管的粗細決定了放水量的快慢和大小。
構網型儲能技術采用虛擬同步發(fā)電機技術，通過模擬發(fā)電機組的轉動慣量和阻尼特性，給水管增加了“慣性”，這樣在控制水流大小的時候可快可慢，并且通過1.2倍的水管標稱容量設定，還可以承受過載。
開頭提到，新疆在2023年獨立儲能建設方案中表示要積極探索建設構網型儲能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地構網型儲能比例原則上不低于年度獨立新型儲能規(guī)模的20%。
此方案還對構網型新型儲能提出了明確的并網技術要求。其中有這樣一條：構網型電化學儲能系統(tǒng)交流側電流在110%額定電流下應能長期持續(xù)運行；在120%額定電流下，持續(xù)運行時間應不少于2min；且具備300%額定電流10秒短時過載能力。
我們都知道，功率=電壓*電流，在電壓一定的情況下，電流與功率成正比。上條要求即表示，PCS的功率，即水管的大小，需要是標稱量的1.1倍（110%額定電流）、1.2倍（120%額定電流）、3倍（300%額定電流）。但是，要知道，水管的大小固定的！或者說最大容量是固定的，我們可以捏住頭部，縮小出水管直徑，卻沒辦法放大。
為了達到此條要求，需要在儲能系統(tǒng)集成之初，選擇3倍容量的PCS，平時只使用1/3，捏住2/3，待有需求時再進行放大。
構網型儲能系統(tǒng)將增加一定成本，馬倫勝表示：“核心技術主要在于算法以及仿真模型，屬于技術軟實力”。同時，為提高慣量支撐能力，地方電網要求3倍過載，對于硬件成本又是實打實的增加。
構網型儲能是否有必要上
構網型儲能確實對電網穩(wěn)定能起到很大的作用，尤其在后續(xù)大規(guī)模上網之后，都帶“慣性”和都“沒有慣性”差別非常大。但應用時需要因地制宜，并不是所有地區(qū)都需要費力。整個國家的電網是由一張張小網組成了，每個小網都穩(wěn)定了，大電網也會穩(wěn)定。即在電網弱小的地區(qū)配建以維持其穩(wěn)定即可，筆者也不認為構網型儲能會成為全國的大范圍趨勢。
近日，遼寧省開展了新型儲能第一批示范項目。針對新能源發(fā)電低抗擾、低慣量、弱阻尼等特性，導致多場站短路比較低、電壓支撐能力不足、供電可靠性較低的地區(qū)， 布局具有電壓源特性、構網型的儲能項目，提升地區(qū)安全支撐能力。
目前盛弘電氣也已在南網某水電站、供電局片區(qū)等地穩(wěn)定性要求較高的地點支持許多構網型儲能項目投運。
構網型儲能發(fā)展現狀
目前構網型儲能技術仍屬于前沿技術，僅有少數國家掌握，包括美國、澳大利亞及中國等，大多還處于儲能技術研發(fā)與示范項目階段。
其中澳大利亞在構網型儲能項目上大舉布局，近幾年給予了大量的財政支持。2022年澳大利亞各地從54個項目中選中8個大型構網型電池儲能項目，給予價值1.76億澳元（1.1807億美元）的資金支持。在此之前ARENA用8100萬澳元支持的8個電池儲能項目中，有5個構網型項目，其中150MW/194MWh的 Hornsdale 電池儲能項目是迄今為止最大的項目。
ARENA首席執(zhí)行官達倫·米勒（Darren Miller）曾表示，大型并網儲能項目的逆變器技術，可以在不需要煤炭和天然氣發(fā)電機的情況下保持電網穩(wěn)定。
國外研究此技術的主要企業(yè)包括德國SMA、美國特斯拉、日立ABB以及芬蘭科技公司瓦錫蘭等。
我國包括華為數字能源、遠景能源、陽光電源、海博思創(chuàng)、科華數能、盛弘電氣、科陸電子、新源智儲、索英電氣、南瑞繼保、西電電力電子在內的多家企業(yè)已經掌握了此技術或擁有了技術儲備。
全球首個GW級光儲構網型項目——沙特紅海新城1.3GWh微網項目即由華為數字能源提供技術支持。2022年10月初，首批設備發(fā)貨，2022年12月初首箱開始安裝，截至2023年1月份已經完成400MWh。
項目上，我國也已經有兩座大型構網型儲能項目投運，多個構網型儲能項目招標。
2022年12月31日，國內首座大型構網型儲能電站——湖北荊門新港儲能電站一期并網運行。項目總規(guī)模50MW/100MWh，其中一期投產12.6MW/26.8MWh。項目設計單位為湖北正源電力集團設計分公司。
2023年6月27日，由中國華能自主研發(fā)的100MW/200MWh分散控制構網型獨立儲能電站在山東萊蕪電廠實現全容量并網。
7月14日，國投在西藏的兩個招標項目明確表示，儲能系統(tǒng)需具備構網型功能要求。分別為國投仁布縣普松100MW光伏配套儲能20MW/80MWh項目、國投尼瑪縣塘魯50MW光伏配套儲能項目。
誠然隨著發(fā)電、用電數據的日益積累，以及數據監(jiān)測和預測技術的發(fā)展進步，發(fā)電仿真模型會更加準確，何時哪個電廠發(fā)多少電，何時哪個片區(qū)用多少電都可以預測的越來越精準，電網會在數字技術的助力下逐漸走向強大和穩(wěn)定。但我們現在還處于新型電力系統(tǒng)的加速轉型期，技術、政策、市場等多方面都有待完善，而電網作為用電的保障時時刻刻都需要保持穩(wěn)定，此時則需要多方力量的共同加持。
開頭提到電網將配儲“擺脫”給發(fā)電側，此時又需要儲能進一步升級改造以維持自身穩(wěn)定，未免顯得過于“自私”，但是站在電網的角度，維持電網安全穩(wěn)定運行是其最重要的目的，給千家萬戶提供可靠的電力、保障制造業(yè)穩(wěn)定運行以提升國家經濟實力是其當仁不讓的使命。新能源大量上網已經使得多批電網設備進行升級改造，源側帶來的問題還需源側解決。
現下，GB/T34120、GB/T36547等多個并網標準已經對并網技術提出要求。明確電壓故障穿越期間的無功響應時間為30ms。并網點電壓因短路等導致跌落、大負荷擾動導致過壓時，需要儲能系統(tǒng)保持并網，并向電網提供無功功率支持電網恢復，“穿越”故障區(qū)域。構網型儲能技術正在成為未來新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定的重要保障。
對于設備商來說，為業(yè)主方解決問題、實現價值能帶來自身收益，能滿足電網需求的才能在新能源行業(yè)長足發(fā)展，但這還需要多方的調和以及共同努力。
