构网型储能缘何“走红”

2023-08-14 23:26:23 来源：中国能源报小 中

今年以来，构网型储能引起业内广泛关注。从现在常用的“跟网”到理想中的“构网”，这一转变并不容易。但构网型储能究竟该如何建设，仍处于“摸着石头过河”的探索阶段。

8月4日，青海格尔木鲁能50MW/100MWh构网型储能电站发布EPC项目总承包及储能系统招标公告；8月1日，宁夏电力采煤沉陷区复合光伏项目配套储能一期EPC总承包工程公开招标，项目一期100MW/200MWh储能电站，采用构网型储能变流升压一体机（PCS）……

(相关资料图)

今年以来，构网型储能引起业内广泛关注。从名不见经传的技术路线到公开招标的硬性要求，新疆、西藏等地发文鼓励甚至强制配建。构网型储能究竟从何而来？它具备哪些特征，能够给电力系统带来哪些改变？在储能电站盈利模式尚不清晰的当前，构网型储能又是否会增加企业的投资负担？

多地要求配建构网型储能

一直以来，我国构建起以火电、水电等同步电源为主导的庞大交流同步电网，有力保障了电网安全稳定运行。但随着新能源发电占比快速提升，电力系统逐渐呈现“双高”（高比例可再生能源、高比例电力电子设备）特征，电力系统生产结构、运行机理、功能形态等正在发生深刻变化，低惯量、低阻尼、弱电压支撑等问题凸显，电力系统安全稳定运行面临严峻挑战。

在新能源侧的储能系统上增加新型控制策略，使其具备同步发电机或者类似同步发电机的频率调节和电压控制能力，形成构网型储能系统，是解决上述问题的可行方案。

目前，我国已有多地提出鼓励或强制新能源项目配建构网型储能。今年5月，西藏自治区发改委印发《2023年风电、光伏发电等新能源项目开发建设方案》，要求保障性并网光伏项目+储能项目配置储能规模不低于光伏装机容量的20%，储能时长不低于4小时，并按要求加装构网型装置。7月，西藏自治区发改委进一步下发《关于积极推动西藏电力系统构网型储能项目试点示范应用的通知》，鼓励在阿里地区、那曲市、日喀则市、拉萨市等地区先行先试构网型储能。

无独有偶。7月10日，新疆自治区发改委发布《关于组织上报2023年独立新型储建设方案的通知》，提出积极探索建设构网型储能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地构网型储能比例原则上不低于年度新型储能规模的20%。

能源电力专家赵文瑛向《中国能源报》记者指出，构网型储能可以有效提升电网惯量阻尼特性，为系统提供电压和频率支撑，在高比例可再生能源和高比例电力电子设备“双高”特性的新型电力系统中具有广阔的应用前景。

龙头企业积极布局

构网型储能是一项前沿技术，本质是通过控制变流器产生恒定的交流电压源，从而获得类似同步发电机一样的运行特性。目前，美国、澳大利亚、中国等国家均积极推进相关技术的研发和示范应用。

华能集团清洁能源技术研究院储能技术部业务经理成前向《中国能源报》记者介绍，自2011年构网型虚拟同步机被业内专家提出后，以日立ABB、SMA、特斯拉、西门子旗下Fluence等为代表的国际公司开展了数个构网型新能源商业示范项目。其中，澳大利亚项目较多，在实践工程数量和规模上处于引领地位。

我国包括华为数字能源、南瑞继保、远景能源、阳光电源、科华数能、盛弘电气、科陆电子等在内的企业已经具备或储备了构网型储能的技术能力，并逐步落地系统项目。去年12月31日，国内首座电网侧大容量构网型储能电站——湖北荆门新港50MW/100MWh储能电站一期并网运行；今年5月18日，龙源电力江苏盱胎10MW/20MWh构网型示范储能电站顺利并网运行；6月27日，中国华能研发的100MW/200MWh分散控制构网型独立储能电站在山东莱芜电厂实现全容量并网。

南瑞继保是最早从事构网型储能研发设计的企业之一。“近年来，我们研制了系列化构网储能装备，在电网侧、新能源、源网荷储等多种应用场景进行了示范项目建设，其支撑能力已经得到实际工程的验证。”南瑞继保副总经理、研究院院长文继锋称。

成前认为，示范项目的应用，对构网型储能提升电力系统调节能力和灵活性、平抑新能源发电波动、提升系统惯量、增强电压与频率支撑能力、控制短路容量和改善电网阻尼特性等进行了有效验证和探索，将加速构网型储能技术的实践落地。

推广面临系列难题

从现在常用的“跟网”到理想中的“构网”，这一转变并不容易。

目前，构网型储能有两大实施路径：针对存量储能项目，企业可视评估情况对储能系统的硬件和软件进行更换升级；针对增量储能项目，直接配置具有构网型储能特性的整套储能系统设备。但构网型储能究竟该如何建设，仍处于“摸着石头过河”的探索阶段。

“当前，储能相关的标准仅对跟网型储能技术提出要求，构网型储能技术作为一项新技术，还缺乏相应的标准和规范。”中关村储能产业技术联盟标准总监唐亮介绍，为推动新型电力系统的发展，构网型储能技术规范、功能要求亟待出台。据悉，中关村储能产业技术联盟正在组织编写《构网型储能变流器技术规范》团体标准，将于近期对外公示征求意见。

文继锋指出，构网型储能技术研发需要电力电子、电力系统等多个专业领域的深厚沉淀和深度融合，是企业综合技术实力的体现，要经历长期的理论研究、工程实践的积累，技术门槛颇高。

据记者了解，目前，构网型储能厂家对其技术参数和具体进展还较为保密。但构网型储能无疑会增加软硬件设施，抬高投资成本。根据新疆自治区发改委发布的《关于组织上报2023年独立新型储建设方案的通知》要求，构网型储能应具有构网控制功能，在110%额定电流下应能长期持续运行；在120%额定电流下，持续运行时间应不少于2分钟；具备300%额定电流10秒短时过载能力。

业内人士透露，构网型变流器设备过流能力由1.5倍提升至3.0倍，根据不同方案，变流器成本将增加50%左右。另外，构网型储能作为电压源，若多台系统并列运行、负载不均衡，可能带来环流、抢功率等问题，影响电网稳定运行，这对系统控制分析能力也是一大考验。

以技术、标准强化内功

值得注意的是，西藏、新疆率先推进构网型储能，与当地电网架构较为薄弱、暂态调节能力有待加强的现状密切相关。在推广困难重重、行业盈利模式尚不清晰的情况下，构网型储能否有必要在全国范围展开？

在唐亮看来，未来随着新能源的增加，电网从安全运行角度出发，可能会逐步提出构网型储能要求，并明确并网特性要求,指导相关系统配置设计，解决电网对新能源发电动态特性掌控能力不足的难题。

文继锋表示，构网型储能除了具备常规储能的功能外，还可以解决新能源并网点短路比低导致的无法并网问题，提升新能源送出能力，提升电力系统稳定性，在一定程度上可以减少企业的负担，或成为未来储能系统的基本技术要求。此外，除了调峰调频等功能外，构网型储能还具备短路容量支撑、惯性支撑等能力，建议在辅助服务市场等方面予以政策支持。

赵文瑛认为，若电力系统中全部是构网型设备，电网的控制难度较大。构网型储能更适合“双高”结构的电力系统，其在推广应用中也要统筹考虑新能源、电网等不同主体的诉求。基于风光强制配储本身缺乏经济性且利用率有限，构网型储能暂时还不具备全面推广条件。

赵文瑛进一步指出，构网型技术在发展过程中要重点提升变流器过流能力，加强技术创新，降低成本。选择合适参数的换流器容量和电压等级，降低控制难度。在系统层面，统筹构网型设备和主动支撑型设备的合理配置。此外，尽快建立系统分析方法和控制算法验证体系，以标准支撑构网型储能从理论示范走向工程应用。

文丨本报记者卢奇秀

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