中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著新能源占比快速提升，電力系統(tǒng)逐漸呈現(xiàn)“雙高”特征，低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等問題凸顯。當(dāng)傳統(tǒng)火電逐漸退出，誰來維持電網(wǎng)的電壓和頻率穩(wěn)定？構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能（Grid-Forming Storage）因其能提供電壓、頻率支撐能力，正成為破局的關(guān)鍵！
01什么是構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能
構(gòu)網(wǎng)與跟網(wǎng)是并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的兩類基本控制策略。構(gòu)網(wǎng)主要指具備“主動(dòng)構(gòu)建電網(wǎng)” 能力的電力電子裝置（如構(gòu)網(wǎng)型逆變器、儲(chǔ)能變流器等），能夠像傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)一樣，自主建立并維持電網(wǎng)的電壓和頻率，為電網(wǎng)提供基礎(chǔ)支撐。
1跟網(wǎng)控制
跟網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)本質(zhì)上是電流源。身為“電網(wǎng)的跟隨者”，它自身無法提供電壓與頻率的支撐，必須依賴電網(wǎng)的電壓和頻率來運(yùn)行。因此，跟網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)只能在（強(qiáng)）電網(wǎng)存在的情況下工作，通常用于補(bǔ)充電網(wǎng)的瞬時(shí)功率需求。
2構(gòu)網(wǎng)控制
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)本質(zhì)上是電壓源。身為“電網(wǎng)的構(gòu)建者”，它能夠通過內(nèi)部設(shè)定電壓參數(shù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓與頻率輸出。由于構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)對電網(wǎng)的支撐能力較強(qiáng)，所以不僅可以并網(wǎng)運(yùn)行，在離網(wǎng)的條件下也能為電網(wǎng)提供支撐。除此以外，以VSG為例，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)還能為系統(tǒng)提供虛擬慣性和阻尼。
3兩種控制的區(qū)別
在電網(wǎng)支撐能力方面，傳統(tǒng)跟網(wǎng)儲(chǔ)能依賴電網(wǎng)指令行動(dòng)，斷電時(shí)只能被動(dòng)退出。構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能則能自主建立電壓和頻率，在電網(wǎng)崩潰時(shí)快速“重建秩序”。
動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性是兩者的另一重要區(qū)別。構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的響應(yīng)速度比傳統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)快5-10倍，能夠在毫秒級別內(nèi)響應(yīng)電網(wǎng)變化。這種快速響應(yīng)能力大大提高了電力系統(tǒng)應(yīng)對突發(fā)事故的可靠性。
表1 跟網(wǎng)與構(gòu)網(wǎng)的技術(shù)對比
02為什么要做構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能
1構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的適用性
構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能在提高電網(wǎng)穩(wěn)定性方面具有突出表現(xiàn)。構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能可以主動(dòng)提供慣量支撐、一次調(diào)頻和電壓調(diào)節(jié)等服務(wù)，同時(shí)構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能還可以通過快速功率調(diào)節(jié)抑制功率振蕩，預(yù)防連鎖故障發(fā)生。對于電網(wǎng)中大部分新能源場站短路比不足的場合，經(jīng)初步測算，配置15%具有短時(shí)1.5倍10秒過載能力的構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，基本可以保證新能源場站的正常運(yùn)行。
在促進(jìn)可再生能源消納方面，構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能展現(xiàn)出獨(dú)特價(jià)值?？稍偕茉窗l(fā)電具有波動(dòng)性和不確定性，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)往往需要通過棄風(fēng)棄光來維持安全運(yùn)行。通過配置一定比例的具有更強(qiáng)過載能力（3倍10s過載能力）的構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，可起到類似調(diào)相機(jī)的作用，在滿足新能源接入條件的同時(shí)，還可以將過電壓水平控制在規(guī)定范圍內(nèi)，從而保證接入新能源的電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，使得可再生能源滲透率提高15-20%。
構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能在提供多重電網(wǎng)服務(wù)方面具有成本效益優(yōu)勢。傳統(tǒng)上，不同電網(wǎng)服務(wù)需要提供不同的專門設(shè)備，而構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能可以“一機(jī)多用”，同時(shí)提供調(diào)頻、備用、黑啟動(dòng)等多種服務(wù)。隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)模效應(yīng)的形成，構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的成本優(yōu)勢將進(jìn)一步顯現(xiàn)。
2奇點(diǎn)能源的構(gòu)網(wǎng)實(shí)踐
傳統(tǒng)跟網(wǎng)儲(chǔ)能在電網(wǎng)故障時(shí)易脫網(wǎng)，奇點(diǎn)能源的構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能通過虛擬慣量技術(shù)，可在電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)30ms內(nèi)啟動(dòng)慣量響應(yīng)，避免電站被強(qiáng)制切除。
在新能源高滲透率電網(wǎng)中，奇點(diǎn)能源的構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能可在電網(wǎng)電壓異常時(shí)，仍能維持穩(wěn)定運(yùn)行并支撐電網(wǎng)（如在120%UN下持續(xù)運(yùn)行一分鐘），從而提升電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。
在電網(wǎng)故障或極端工況下，奇點(diǎn)能源的構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能能夠短時(shí)輸出超過額定值的電流（如在130%IN下持續(xù)運(yùn)行15s），從而提供故障穿越、電壓支撐或頻率調(diào)節(jié)等關(guān)鍵服務(wù)。
表2 傳統(tǒng)跟網(wǎng)與奇點(diǎn)組串式構(gòu)網(wǎng)
03構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的市場前景
1政策支持
我國政府對構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展給予了高度重視。國家發(fā)展改革委、國家能源局等多部門多次發(fā)文支持構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和工程示范，《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》明確提出要加快發(fā)展構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)，《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》將構(gòu)網(wǎng)技術(shù)列為重點(diǎn)攻關(guān)方向。各地方政府同樣鼓勵(lì)建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，已有十多個(gè)省份出臺(tái)了相關(guān)政策。
在財(cái)政支持方面，國家設(shè)立了專項(xiàng)研發(fā)資金支持構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。多個(gè)國家級科研項(xiàng)目（例如："智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備"重點(diǎn)專項(xiàng)）都將構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能列為重點(diǎn)支持方向。在應(yīng)用端，部分省份對采用構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的儲(chǔ)能項(xiàng)目給予額外的容量補(bǔ)貼或電價(jià)優(yōu)惠。
2市場現(xiàn)狀
2024年國內(nèi)、國際構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能立項(xiàng)數(shù)量激增，構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能電站建設(shè)如火如荼，我國在這一領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑！
表3 2024年主要國家新增構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能容量
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的應(yīng)用場景多元化趨勢明顯。在發(fā)電側(cè)，構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能主要配套新能源電站，提高并網(wǎng)友好性；在電網(wǎng)側(cè)，用于提供調(diào)頻、調(diào)壓等輔助服務(wù)；在用戶側(cè)，應(yīng)用于微電網(wǎng)和重要電力用戶的不間斷供電。其中，工業(yè)園區(qū)的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能微電網(wǎng)也展現(xiàn)出良好的商業(yè)前景。
表4 2024年典型構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目對比
3市場前景
構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能市場正迎來快速增長期。由于新能源滲透率超35%的地區(qū)出現(xiàn)剛性需求，2024年全球構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能新增裝機(jī)首次突破8GW（占新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)總量的15%）。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)2024年度報(bào)告預(yù)測，到2030年，全球構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能市場規(guī)模將增長為72.5GW（滲透率升至55%）。中國作為全球最大的儲(chǔ)能市場，構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能裝機(jī)預(yù)計(jì)增長至30GW，在新型儲(chǔ)能中的占比提升至40%。
表5 構(gòu)網(wǎng)市場規(guī)模預(yù)測
構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能正從技術(shù)示范轉(zhuǎn)向規(guī)?；瘧?yīng)用，產(chǎn)業(yè)鏈正在快速完善。上游的構(gòu)網(wǎng)型逆變器廠商已推出成熟產(chǎn)品；中游的系統(tǒng)集成商紛紛布局構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能解決方案；下游的應(yīng)用市場從電力系統(tǒng)擴(kuò)展至通信、交通等多個(gè)領(lǐng)域。隨著標(biāo)準(zhǔn)體系逐步完善，構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的市場化進(jìn)程將進(jìn)一步加快。預(yù)計(jì)到2030年，它將覆蓋全球75%以上的新型電力系統(tǒng)，成為其核心組成部分。
縱觀全球，各國政府都在積極發(fā)展構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能，中國/歐盟/美國擬將構(gòu)網(wǎng)能力納入并網(wǎng)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，各種規(guī)范和機(jī)制爭相出臺(tái)。如：中國《新能源強(qiáng)制配儲(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（2025年生效），歐盟《EU Grid Code Revision (NC RfG)》（2026年生效），美國《FERC 1920法案（慣量補(bǔ)償機(jī)制）》（2027年生效）。
4構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的未來發(fā)展
當(dāng)全球新能源裝機(jī)突破30億千瓦，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)正經(jīng)歷一場"基因級"變革。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能作為這場變革的核心載體，正在從技術(shù)、應(yīng)用、商業(yè)三個(gè)維度重構(gòu)能源體系。
在技術(shù)層面上，正在逐步實(shí)現(xiàn)從器件革命到系統(tǒng)智能的演進(jìn)。首先，碳化硅的革命將帶來產(chǎn)業(yè)升級，采用碳化硅變流器后，調(diào)頻響應(yīng)時(shí)間縮短至8ms（寧德時(shí)代/陽光電源青海項(xiàng)目）。其次，AI控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)“數(shù)字孿生電網(wǎng)”，通過對電網(wǎng)失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)判，提高構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能資產(chǎn)利用率（據(jù)英國National Grid測算，將提升45%）。最后，模塊化的設(shè)計(jì)將使構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能成為新型電力系統(tǒng)的標(biāo)配，實(shí)現(xiàn)“即插即用”。
在應(yīng)用層面上，將完成從陸地到深空的全面滲透。全球首個(gè)商業(yè)化項(xiàng)目“海星平臺(tái)”（挪威，2027），運(yùn)用構(gòu)網(wǎng)技術(shù)，建立500MW級漂浮式能源島，提高了海上風(fēng)電的穩(wěn)定性。在工業(yè)微網(wǎng)側(cè)，寶鋼湛江項(xiàng)目通過配置200MW/400MWh構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能，完成了100%綠電煉鋼，實(shí)現(xiàn)了碳減排120萬噸/年，降低了10%的電費(fèi)支出。NASA阿爾忒彌斯計(jì)劃，預(yù)計(jì)2028年部署10MW構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地外能源的孤網(wǎng)運(yùn)行。
在商業(yè)層面上，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能將重構(gòu)能源價(jià)值體系。2024年全球構(gòu)網(wǎng)金融產(chǎn)品規(guī)模突破80億美元，年增長率65%。大規(guī)模構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)可與虛擬電廠相配合，以儲(chǔ)能容量為產(chǎn)品，通過售賣儲(chǔ)能容量，實(shí)現(xiàn)獲利。同時(shí)可打包出售其電網(wǎng)支撐能力和慣量/調(diào)頻服務(wù)，實(shí)現(xiàn)多市場套利。
