新型电力系统“三高”特征下,构网技术堪当“良药”?

2023年8月15日,巴西发生大面积停电事故,损失电力占总负荷的31%。在事故前,事故源头所在地的风电出力占比高达73%。

2023年12月23日,由于英国和法国之间的一个高压传输线路突然跳闸,英国电网在瞬间损失了1GW的电力,系统频率从50赫兹骤降至49.3赫兹。

这是两起典型的因风光比例在电力系统中的占比畸高所引发的电力事故。

这就是构网技术的“神奇之处”。

事实上,这一技术目前已经在许多国家受到重视。以澳大利亚为例,该国因电力系统存在输电距离远、可再生能源渗透率高的特征,为实现电力供给的安全稳定,提出大力发展构网型技术。

构网技术需求日渐迫切

2021年12月,北美电力可靠性组织(NERC)在其发布的白皮书《构网型技术——大规模电力系统可靠性探讨》中,对构网技术进行过定义。

其定义为“在次暂态到暂态过程中,维持内电势相量恒定或接近恒定。它使得逆变器后资源能够立即响应外部系统的变化,并在不同的电网条件下保持逆变器后资源控制的稳定性。同时,它必须控制电压相量以保持与电网中其他设备的同步,还须适当调节有功功率和无功功率以为电网提供支撑服务。”这一概念目前被广泛沿用。

在国内,构网技术近些年来被政策文件密集提及。

《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》(下称《行动方案》)提出,根据高比例新能源电力系统运行需要,选择典型场景应用构网型控制技术。

中国工程院院士舒印彪在对《行动方案》进行解读时谈到,从电网新技术来看,要推进构网型技术应用,提升系统整体安全效率水平。

舒印彪认为,构网型技术对于电网送端“沙戈荒”高比例新能源地区、受端“空心化”地区均有广泛的应用需求。

具体来看,构网型设备控制策略与参数的灵活性使其可以适用于多场景稳定问题。舒印彪认为,要明确不同地区电网运行的主要矛盾,在沙戈荒等高比例新能源外送地区可配置构网型技术设备抑制暂态过电压,在负荷中心可配置构网型技术设备提升系统短路容量,在弱交流电网可试点配置构网型设备提升保供能力和有功快速调节能力。

“当储能电站的规模到百兆瓦级以上时,场站装备的PCS设备数量少则数十台,多则数百台,构网组织就演变成了一个兵团、一支舰队,如何做到集群构网能力,也就是大家如何做到步频一致,步幅一致,相对位置也保持一致,一旦掉队,还要立马跟上队伍。这才是构网在实际应用中要面对的更加核心、更加艰巨的挑战。”徐中华解释。

构网技术已成企业“香饽饽”

值得一提的是,随着新型储能技术的不断迭代,具有构网能力的新型储能系统正在喷涌而出。

需求方面,据GGII(高工产业研究院)数据,2024年以来我国构网型储能招标规模达到1.468GW/4.613GWh。在西藏、青海等新能源接入比例高的地区,构网型储能需求在提高。2024年以来,西藏招标、开工的项目有11个,容量规模达到1.15GWh。

值得一提的是,2024年,构网型储能产品,显然将成为各企业不可忽视的竞争力,成为产品布局的主要方向之一。

近日,华为智能组串式构网型储能系统关键技术及应用通过技术鉴定,并有多个项目进行实证。

近日,远景储能发布了其系统级储能产品,意在推动AI与构网技术融合。据悉,远景储能自研的GenGrid生成式电网技术,“1+4”全栈构网,通过对源侧、网侧、用户侧数据的感知和识别,结合历史数据大模型,可实现自主调校惯量、阻抗、频率、电压等参数,灵活适应孤网、弱网、新能源大基地等各种场景,支持100%新能源电力系统。

业内普遍认为,构网型技术的研发既需要企业在电力电子技术领域内的长期深耕,也需要在实践项目中积累经验。

随着该技术的探索与应用,行业标准的制订也在路上。21世纪经济报道记者注意到,2023年12月27日,中国电工技术学会正式批准发布《构网型储能系统并网技术规范》(T/CES243-2023)和《构网型储能系统并网测试规范》(T/CES244-2023)2项团体标准,这是全国首次发布构网型储能技术领域的团体标准。

2024年7月1日,我国将正式执行推荐国标《电化学储能系统储能变流器技术规范》(GB/T34120-2023),针对PCS在电网稳定支撑能力方面,提出了更多的指标要求。

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