中國儲能網(wǎng)訊：新型儲能的下一個重要站點是構(gòu)網(wǎng)型儲能。
構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)作為提升電網(wǎng)支撐能力的關(guān)鍵技術(shù)，通過儲能裝置的快速響應(yīng)，提供必要的功率支撐，幫助電網(wǎng)在新能源發(fā)電波動時維持穩(wěn)定，提高新能源的消納能力，減少因新能源波動性導(dǎo)致的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。
在提升電網(wǎng)靈活性、促進(jìn)新能源高效接入及保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行等方面，構(gòu)網(wǎng)型儲能正展現(xiàn)出巨大潛力。
01
多地推動構(gòu)網(wǎng)型儲能建設(shè)
過去一年里，我國多地不斷傳來構(gòu)網(wǎng)型儲能電站并網(wǎng)投運的好消息。
2024年4月1日，位于寧東能源化工基地的國能曙光第一100兆瓦/200兆瓦時儲能電站并網(wǎng)運行，標(biāo)志著寧夏電網(wǎng)首個構(gòu)網(wǎng)型儲能電站并網(wǎng)投運。
2024年5月31日，青海格爾木魯能50兆瓦/100兆瓦時構(gòu)網(wǎng)型儲能電站投運，成為從電源側(cè)解決弱電網(wǎng)環(huán)境下新能源穩(wěn)定運行問題的重要示范。
2024年10月31日，西藏阿里首個超高海拔構(gòu)網(wǎng)型光儲電站并網(wǎng)發(fā)電，標(biāo)志著構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)成功應(yīng)用于超高海拔、極弱電網(wǎng)環(huán)境。
與此同時，構(gòu)網(wǎng)型儲能頻繁出現(xiàn)在投資方的招標(biāo)公告中。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年我國構(gòu)網(wǎng)型儲能招標(biāo)總量1.3吉瓦，2024年招標(biāo)總量超過6.8吉瓦。
構(gòu)網(wǎng)型儲能正成為儲能領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新和市場競奪的焦點。
為什么這么香？
構(gòu)網(wǎng)型儲能被譽為電網(wǎng)“多功能充電寶”?！岸喙δ堋斌w現(xiàn)在構(gòu)網(wǎng)型儲能不僅可以主動參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，還兼具慣量支撐、一次調(diào)頻、一次調(diào)壓、快速黑啟動等多種支撐功能。
更完備的支撐功能、更靈活的涉網(wǎng)參數(shù)、更快的響應(yīng)速度，集“大成”于一身的構(gòu)網(wǎng)型儲能，在與跟網(wǎng)型儲能對比時，優(yōu)勢更加直觀。跟網(wǎng)型儲能系統(tǒng)本質(zhì)上是電流源，必須依賴電網(wǎng)提供的穩(wěn)定電壓和頻率才能正常工作，在孤島和離網(wǎng)模式下無法正常運行。構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)本質(zhì)上是電壓源，能夠自主設(shè)定電壓參數(shù)，輸出穩(wěn)定的電壓與頻率，不依賴電網(wǎng)也可正常運行。
構(gòu)網(wǎng)型儲能在國家政策支持下快速發(fā)展。國家發(fā)展改革委、國家能源局等部門多次發(fā)文支持構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)研發(fā)與工程示范，選擇典型場景應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)，研究完善儲能價格機(jī)制和財政金融政策等。
相關(guān)文件肯定了構(gòu)網(wǎng)型儲能的功能作用：顯著提高新能源接入弱電網(wǎng)的電壓、頻率等穩(wěn)定支撐能力；大幅提升風(fēng)電光伏大基地項目輸電通道的安全穩(wěn)定送電能力；具備主動支撐電網(wǎng)電壓、頻率、功角穩(wěn)定能力。
近期接連出臺的兩項政策，均明確提出推廣構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)用。
2024年2月6日，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出在具備條件的地區(qū)推廣構(gòu)網(wǎng)型新能源、構(gòu)網(wǎng)型儲能等新技術(shù)，明確構(gòu)網(wǎng)技術(shù)是新型配電系統(tǒng)智慧調(diào)控運行體系升級的重要技術(shù)方向。
2月10日，工業(yè)和信息化部等八部門印發(fā)《新型儲能制造業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案》，提出加快推動構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)用，提升新型儲能對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行支持能力，加快在土地資源緊張或偏遠(yuǎn)地區(qū)推廣替代型儲能，減輕輸變電投資壓力，提升電網(wǎng)末端供電能力。
構(gòu)網(wǎng)型儲能成為國家重點支持發(fā)展的儲能技術(shù)方向。地方同樣高度重視構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)用，我國目前已經(jīng)有10個省份出臺了相關(guān)政策，提出鼓勵建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲能。
2023年7月，西藏自治區(qū)發(fā)展改革委下發(fā)《關(guān)于積極推動西藏電力系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)型儲能項目試點示范應(yīng)用的通知》，鼓勵在阿里地區(qū)、那曲市、日喀則市、拉薩市等地區(qū)先行先試構(gòu)網(wǎng)型儲能。
2023年7月，新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于組織上報2023年獨立新型儲能建設(shè)方案的通知》，提出積極探索建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地構(gòu)網(wǎng)型儲能比例原則上不低于年度新型儲能規(guī)模的20%。
2024年5月，內(nèi)蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布《內(nèi)蒙古自治區(qū)2024—2025年新型儲能發(fā)展專項行動方案》，強調(diào)大力發(fā)展構(gòu)網(wǎng)型儲能。
不過，目前建成并網(wǎng)的儲能電站中，構(gòu)網(wǎng)型儲能仍占比少數(shù)。以寧夏為例。截至2024年6月底，寧夏已并網(wǎng)的40個儲能電站當(dāng)中，38個是跟網(wǎng)型儲能電站，僅有2個是構(gòu)網(wǎng)型儲能電站。
據(jù)統(tǒng)計，2023年以來，共有5.33吉瓦/17.26吉瓦時構(gòu)網(wǎng)型儲能項目取得招標(biāo)、中標(biāo)、建設(shè)、并網(wǎng)等不同程度的進(jìn)展。其中僅新疆一地的規(guī)模占比即超出了整體的50%，以2.42吉瓦/9.01吉瓦時的規(guī)模居于首位。西藏、內(nèi)蒙古、青海緊隨其后。
新疆、西藏等地在我國率先推進(jìn)構(gòu)網(wǎng)型儲能，與當(dāng)?shù)匦履茉窗l(fā)展迅速、電網(wǎng)架構(gòu)較為薄弱的現(xiàn)狀密切相關(guān)。
新疆構(gòu)網(wǎng)型儲能規(guī)模最大，16個項目規(guī)模達(dá)2.42吉瓦/9.01吉瓦時，且單體規(guī)模在600兆瓦時及以上的項目9個，分別位于克州、阿克蘇、巴州、和田、昌吉等地。
其中，2024年11月7日并網(wǎng)的新疆克州300兆瓦/1200兆瓦時構(gòu)網(wǎng)型獨立儲能項目，是全球磷酸鐵鋰電池儲能路線中單體規(guī)模最大的構(gòu)網(wǎng)型儲能項目。
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟理事長、中國科學(xué)院工程熱物理研究所所長陳海生表示，新疆的構(gòu)網(wǎng)型儲能需求將逐漸加大。
西藏構(gòu)網(wǎng)型項目數(shù)量最多，26個項目總規(guī)模2.29G吉瓦時。據(jù)國網(wǎng)西藏電力有限公司消息，2024年，西藏共建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲能容量608兆瓦/2522兆瓦時，為西藏弱電力系統(tǒng)大規(guī)模高比例的新能源接入提供了有效的電壓、頻率支撐。
西藏是我國光照資源最豐富的地區(qū)，光伏技術(shù)可開發(fā)量達(dá)98億千瓦。然而，薄弱的電網(wǎng)配套措施使得西藏棄光率高達(dá)30%。為破解這一難題，配置構(gòu)網(wǎng)型儲能成為一種有效探索。“配置構(gòu)網(wǎng)型儲能是考慮到西藏自治區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)缺少支撐性電源?！眹段鞑匦履茉从邢薰旧a(chǎn)管理部經(jīng)理李芃介紹，“構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)和常規(guī)水電、火電一樣能提供轉(zhuǎn)動慣量和同步電壓、電流，為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的供電保障。”
在西藏，構(gòu)網(wǎng)型儲能項目的大規(guī)模應(yīng)用主要分布在拉薩、那曲、阿里等市（地），西藏電網(wǎng)在全國范圍內(nèi)率先拉開了省級電網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用的序幕。
內(nèi)蒙古、青海作為新能源大省，在新能源高速發(fā)展的過程中，構(gòu)網(wǎng)型儲能需求也不斷攀升。
02
多種接入方式應(yīng)用落地
目前，南瑞繼保、華為、陽光電源、科華數(shù)能、遠(yuǎn)景能源、金風(fēng)科技、東方電子等企業(yè)都推出了構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)、產(chǎn)品或方案，也落地了構(gòu)網(wǎng)型儲能項目。
南瑞繼保在業(yè)內(nèi)率先提出完整構(gòu)網(wǎng)理念，打造出以構(gòu)網(wǎng)型儲能為核心的源網(wǎng)荷儲一體化解決方案?？梢哉f，南瑞繼保是“全能型構(gòu)網(wǎng)技術(shù)選手”，產(chǎn)品包括構(gòu)網(wǎng)型儲能、構(gòu)網(wǎng)型柔性直流、構(gòu)網(wǎng)型SVG和靜止同步調(diào)相機(jī)等。目前，其構(gòu)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用落地的項目超30個，分布在湖北、新疆、內(nèi)蒙古、西藏、吉林等地。
華為在此領(lǐng)域也取得了突破性進(jìn)展，推出了智能組串式構(gòu)網(wǎng)儲能技術(shù)體系。該技術(shù)從算法、設(shè)備、芯片三大層面入手，全面提升了構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的應(yīng)用效果。智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)適用于強電網(wǎng)、弱電網(wǎng)和離網(wǎng)等多種場景。該技術(shù)已經(jīng)在新疆哈密、青海格爾木、西藏阿里等地落地應(yīng)用。
青海格爾木魯能50兆瓦/100兆瓦時構(gòu)網(wǎng)型儲能電站，便是全球首個百兆瓦時智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲能電站。
那么，組串式構(gòu)網(wǎng)儲能技術(shù)是個什么技術(shù)？
組串式是構(gòu)網(wǎng)型儲能接入電網(wǎng)的方式之一。接入電網(wǎng)其他方式還主要包括集中式和高壓直掛式。
集中式是目前最為常見的、市場占有率最高的接入方式，它的結(jié)構(gòu)最簡單、投資成本也最低，后續(xù)安裝、運維成本都很便宜，對運維人員要求也不高。但這種結(jié)構(gòu)并不是為大規(guī)模儲能設(shè)計的，在它誕生的時候，項目規(guī)模一般不超過20兆瓦時，當(dāng)放大到百兆瓦時規(guī)模，就會出現(xiàn)越來越多的問題，比如直流拉弧、直流側(cè)的并聯(lián)容量損失、并聯(lián)環(huán)流等等。這些問題會影響集中式儲能電站的安全和效率。
組串式是將集中式變流器分散為組串式變流器，將直流側(cè)的并聯(lián)轉(zhuǎn)化為交流的并聯(lián)，且每個組串式變流器串聯(lián)的電池簇規(guī)模更小、集成度更高、模塊化更強，消除了集中式方案的三大隱患，運維也更靈活簡單。
高壓直掛式功率可達(dá)25兆瓦以上，直掛35千伏以上的高壓電網(wǎng)，無需工頻變壓器。高壓直掛的方案中少了升壓環(huán)節(jié)后，效率會提升，由于其特殊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并聯(lián)容量損失、并聯(lián)環(huán)流問題也都不存在了，最終效率可以達(dá)到88%—90%，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，高度模塊化的難度較大，所以項目的交付速度比較慢，對后期的運營維護(hù)的要求也更高。
青海海南州150兆瓦/600兆瓦時儲能電站采用的就是35千伏高壓直掛儲能技術(shù)，2024年8月26日順利并網(wǎng)并實現(xiàn)滿功率運行。這是目前全球海拔最高、規(guī)模最大的高壓直掛儲能電站。
據(jù)了解，海南州儲能電站共有78個高壓直掛儲能交直流一體艙和6個并網(wǎng)集裝箱，它們構(gòu)成了6套高壓直掛儲能系統(tǒng)，具有系統(tǒng)電壓等級高、單機(jī)容量大、交直流并聯(lián)數(shù)量少、通信層級少等特點。
以往，行業(yè)內(nèi)普遍采用低壓集中式架構(gòu)技術(shù)路線，即由大量電池單體通過串聯(lián)、并聯(lián)結(jié)合的方式，輸出1000—1500伏左右直流電壓，隨后經(jīng)過功率變流器轉(zhuǎn)換成交流電，再借助工頻變壓器完成升壓，最終接入電網(wǎng)。海南州儲能電站所采用的35千伏高壓直掛儲能技術(shù)，與傳統(tǒng)儲能技術(shù)截然不同，無需變壓器即可直接并網(wǎng)。
儲能電站少了用于升壓的工頻變壓器，系統(tǒng)效率提升4%—6%，充放循環(huán)平均效率可達(dá)91%以上。華能青海公司儲能電站項目經(jīng)理郝卓介紹，對于一座150兆瓦/600兆瓦時的儲能電站而言，儲能效率的這一變化，意味著10年可節(jié)約電費約2500萬元。
海南州儲能電站不僅可實現(xiàn)單機(jī)獨立接受電網(wǎng)調(diào)控，還可以在提升電池容量利用率、解決電池并聯(lián)安全問題的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升系統(tǒng)效率、響應(yīng)速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，更適用于未來大規(guī)模儲能電站應(yīng)用。
03
更適用于弱電網(wǎng)場景
與跟網(wǎng)型儲能相比，構(gòu)網(wǎng)型儲能具備多項優(yōu)勢，簡直堪稱完美，是否意味著構(gòu)網(wǎng)型儲能可以全部取代跟網(wǎng)型儲能呢？顯然不是。
記者從最近一份儲能項目招標(biāo)公告中注意到，跟網(wǎng)型儲能的采購仍占據(jù)大頭，說明跟網(wǎng)型儲能具有強勁的市場認(rèn)可度。
中國電力科學(xué)研究院有限公司首席技術(shù)專家惠東強調(diào)，并非所有的場景都需要去配置構(gòu)網(wǎng)型儲能，構(gòu)網(wǎng)型儲能更多是在弱電網(wǎng)場景下使用，“如果電網(wǎng)比較堅強，構(gòu)網(wǎng)型在那里實際上反而可能會起到負(fù)作用”。
跟網(wǎng)型儲能適用于有強電網(wǎng)支撐的應(yīng)用場景。我國多數(shù)地區(qū)電網(wǎng)穩(wěn)定性好，因此跟網(wǎng)型儲能仍有較大市場。而構(gòu)網(wǎng)型儲能適合新能源比重高、電網(wǎng)環(huán)境弱的地區(qū)。
據(jù)了解，電力系統(tǒng)強度弱有兩個主要特性表征：頻率支撐強度和電壓支撐強度。機(jī)械慣性很小或者阻抗很大的系統(tǒng)視為弱系統(tǒng)。
惠東將弱電網(wǎng)環(huán)境下的構(gòu)網(wǎng)型儲能應(yīng)用場景分為六大類：大型微電網(wǎng)、孤島電網(wǎng)；電網(wǎng)末端高比例新能源系統(tǒng)；高比例新能源特高壓直流外送系統(tǒng)；100%可再生能源系統(tǒng)；含極高比例分布式資源的省域系統(tǒng)；高比例新能源、高比例直流饋入的高密度負(fù)荷受端電網(wǎng)。
惠東所歸納的六大類應(yīng)用場景絕大多數(shù)與新能源緊密相關(guān)。
同時，即便從全球范圍來看，構(gòu)網(wǎng)型儲能都屬前沿技術(shù)，具有很高的技術(shù)門檻。目前，我國僅有少數(shù)儲能廠商具備構(gòu)網(wǎng)型儲能的技術(shù)能力。
“構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)不是單一裝備技術(shù)創(chuàng)新，而是一項系統(tǒng)性工程?！蹦先鹧芯吭焊痹洪L王偉坦言，“國內(nèi)對構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)功能定位尚不明晰，技術(shù)的定義和理解不統(tǒng)一。在此過程中，我們對構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)功能定位的認(rèn)識也在不斷深化?！?/span>
跟網(wǎng)型儲能簡單可靠、成本較低，而構(gòu)網(wǎng)型儲能由于變流器過流能力需要提升2—3倍，且控制系統(tǒng)更為復(fù)雜，所以成本較高。
“構(gòu)網(wǎng)型儲能的投資成本比常規(guī)儲能增加大概30%?！眹段鞑匦履茉垂究偨?jīng)理范相林介紹。
除了西藏、西北地區(qū)，我國其他地區(qū)的構(gòu)網(wǎng)型儲能同樣取得諸多重要進(jìn)展。
江蘇揚中是全國高比例可再生能源示范城市，地區(qū)光伏產(chǎn)業(yè)在新能源產(chǎn)業(yè)中的占比達(dá)65%，有“綠色能源島”之稱。
2024年8月28日，江蘇首次實現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型儲能電站獨立供電。當(dāng)日，江蘇鎮(zhèn)江揚中10千伏新西線周邊200戶居民的用電脫離大電網(wǎng)，全部由附近一座構(gòu)網(wǎng)型儲能電站提供，供電持續(xù)2小時。
國網(wǎng)江蘇鎮(zhèn)江供電公司技術(shù)人員金鵬飛介紹，構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)一般適用于線路半徑較長的地區(qū)，這類地區(qū)電網(wǎng)往往結(jié)構(gòu)單一，出現(xiàn)故障時，搶修隊伍到達(dá)現(xiàn)場需要一定時間。在這段時間內(nèi)，構(gòu)網(wǎng)型儲能電站可承擔(dān)起電源作用，最大程度減少停電對用戶的影響。
同時，該站與光伏等新能源配合，提升新能源就近就地消納能力。據(jù)悉，該站將當(dāng)?shù)毓夥偷叵{率從60%提升至90%。
2024年6月17日，國內(nèi)首座百兆瓦時級構(gòu)網(wǎng)型儲能電站黑啟動試驗成功。湖北荊門新港儲能電站總?cè)萘?0兆瓦/100兆瓦時，2024年1月入選國家能源局新型儲能試點示范項目。新港儲能電站能主動參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，可在30秒之內(nèi)自主調(diào)整電壓和頻率。本次試驗表明，黑啟動過程中24臺儲能變流器的電壓同步性達(dá)到了100%，無環(huán)流及諧振現(xiàn)象，電站負(fù)載時有效實現(xiàn)了系統(tǒng)頻率、電壓的穩(wěn)定控制。
2024年2月2日，廣西北海中國海油建設(shè)的全球首個海上構(gòu)網(wǎng)型儲能項目——潿洲島5兆瓦/10兆瓦時儲能電站成功投運。潿洲島儲能電站在國內(nèi)首次實際運用儲能黑啟動功能，能夠在電網(wǎng)失電情況下重啟燃?xì)獍l(fā)電機(jī)，快速恢復(fù)供電。
雖然構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)門檻高、成本較高，但隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)將會在更多地區(qū)得到應(yīng)用。
未來，隨著我國新能源的不斷發(fā)展，構(gòu)網(wǎng)型儲能不僅可以實現(xiàn)電能量的時間轉(zhuǎn)移，還可以保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行，一舉多得，成為維持新型電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)。構(gòu)網(wǎng)型儲能發(fā)展前景可期。
