电力系统中加强构网型储能技术多场景应用措施分析

电力系统中加强构网型储能技术多场景应用措施分析

季英

大唐山东发电有限公司新能源分公司 山东省 济南市 250000

摘要：构建由新能源主导的新一代电力网络是达成"双碳"愿景的核心任务。然而,新能源具有一定的波动特性,并且当同步发电机被取代时,缺乏稳定的惯性支持可能引发系统的不可稳状态,这使得构建网络式存储设备成为必要。它可以作为同步发电机的替换品来保证电网的稳定运作,因而在新的电力体系中有着广泛的使用潜力。根据这一情况,本文对电力系统中加强构网型储能技术多场景应用措施进行分析，以供参考。

关键词:电力系统；构网型控制储能；应用

引言：随着电力需求的不断增长和能源结构的不断调整,新型电力系统已经成为未来电力领域的发展方向。在这个背景下,构网型储能技术作为一种关键的技术手段,被广泛应用于新型电力系统中,为电能的储备和调度提供了有效的解决方案。本文将就电力系统中加强构网型储能技术多场景应用措施分析进行探讨。

1、构网型储能技术概述

构网型储能技术是指将储能设备与电力网络相结合,通过储能设备对电能的储备和释放,实现对电力系统的支撑和调度。网型储能技术通常包括电池储能、超级容储能、压缩空气储能等多种形式,不同形式的储能设备在不同场景下都有着相应的优势和适用性。

2构网型储能发展现状

2.1政策支持

当前,我国已有多个省份颁布相应政策或鼓励或强制安装构建构网型储能,开始尝试以构网型控制技术搭建安全稳定的新型电力系统。

在国家级层面,国家能源局于九月底发布的《国家能源局关于开展可再生能源发展试点的通知》设定了目标,即至25年完成一系列试验项目,这些项目涵盖了新能源加储能网络结构的技术展示,重点关注网络式风力发电、太阳能发电、存储设备及新能源低频组合输出的研究与实践,目的是增强新能源接入微电网时的电压和频率稳定的保障能力。

从地域视角来看,位于高海拔地区的中国藏族自治区(简称"西藏")分别在五月份及七月份发布了两份政策文件:前者是名为"2023年风力与太阳能新式电源建设项目实施计划";后者的主题为"推进电网结构化储存项目的试验研究",该通知旨在促进网络架构式的存储设备在新兴区域的发展如阿拉里亚省、纳鲁县、尼卡西斯郡等等。同样是在今年十月的最后一周中,"福建省政府也发布了一项新的倡议——即开展绿色可持续的新资源利用方式的研究工作以期达到更高的效率目标"

2.2招标和项目情况

当前构网型储能仍处发展初期,招标及落地项目较少。自2023年8月始,公开招标的构网型储能项目开始出现,且项目地多处我国西北地区多为示范项目。

2.3入局企业

目前,众多PCS头部企业已具备或储备了构网型储能的技术能力,例如南瑞继保、阳光电源、科华数能、盛弘电器、科陆电子和禾望电子等,同时各家企业推出的新款PCS产品均具备构网型功能。因构网型储能主要需要PCS超高的过流能力和控制能力,对技术研发和成本控制有着极强的要求,故PCS头部企业在构网型储能产品的市场中有着技术先发优势和成本规模优势。

3新型电力系统低惯量的挑战亟需解决

传统的电力系统由许多同步发电机构成,由于同步发电机的转子具有转动惯量与阻尼特性,在系统发生频率事件时,提供或吸纳多余的能量。据科华数能技术中心总经理曾春保分析,新能源大规模并入系统,会占用传统发电机组的启动空间,减少系统的转动惯量和调频能力,给电力系统带来一系列问题:

（1）系统惯性减小,频率控制能力降低,导致频率波动速度加快、波动范围扩大、稳定频率偏移增加,频率超限的风险也增加。

（2）新能源机组的动态无功支撑力度相较于常规电源显得不足,随着新能源占比的迅速增加,系统的动态无功储备和支持力量急剧减弱,这使得系统电压稳定性问题变得突出。

（3）暂态过电压问题在新能源比例高的地区特别严重,因为新能源的大规模接入导致了系统的短路容量下降,电压支撑能力也相应减弱,使得暂态过电压问题更加突出,有可能超出设备的承受水平,导致新能源大规模脱网或设备损坏。

（4）新能源大规模接入导致系统功角稳定特性变得复杂。控制方式、故障穿越策略、接入位置等因素都会对系统功角稳定产生影响。惯量的减小加快了稳定问题的时间尺度,在暂态过程中加速了不确定性的增加,进而影响了电网的稳定性。

（5）新能源发电设备利用电力电子技术展现出其迅速反应的能力,这不仅引发了传统的同步电网中的工作频率稳定性和低频波动的问题,还带来了新的挑战:中频段及高频段下的电力电子装置对网络稳定的威胁。近年来的例子包括河北省与新疆等地出现的宽频震荡事件,这些情况对于设备的安全和电网运营的影响非常大。

4构网型储能技术在新型电力系统中的应用

4.1电能储备

构网型储能技术在新型电力系统中扮演着电能储备的重要角色。通过储能设备对电能进行储存，可以有效平衡不同时间段的供需矛盾，提高电力系统的供电可靠性和稳定性。在新能源的大规模接入下，构网型储能技术可以有效解决新能源波动性大、不可控等问题，为电力系统提供稳定的电能储备。

4.2电能调度

构网型储能技术在新型电力系统中还发挥着重要的电能调度作用。通过对储能设备的合理调度和运用，可以在电力系统负荷波动大、能源供给多元化的情况下，实现电能的平稳输出和调度管理。构网型储能技术可以灵活应对电力系统的调度需求，提高电力系统的运行效率和经济性。

5构网型储能技术的调度策略

5.1.储能设备的容量规划

在新电力系统中，对储能设备的容量规划非常重要。根据电力系统的负荷特性和功率需求，确定了储能设备的储能容量，以更好地满足电力系统的储能和调度需求。

5.2储能设备运行调度

基于电网的储能技术在电力调度过程中需要采取合理的运行调度策略。通过对储能设备的充放电控制和储能容量的灵活调节，实现了电能的有效调度和管理，提高了电力系统的运行效率和安全性。

5.3跨区域调度

在新电力系统跨区调度中，基于电网的储能技术还可以通过跨区调度策略实现不同电力系统之间的协调运行和最优能量分配。通过构建跨区域储能网络，可以实现电力的跨区域调度和灵活配置，提高不同电力系统之间的协作性和经济性。

总结：综上所述，新型电力系统中基于电网的储能技术的储能与调度策略是电力系统发展的重要方向。通过合理规划储能设备容量，优化储能设备的运行调度和跨区域调度，可以更好地解决供需矛盾，提高供电的可靠性和稳定性，促进新电网的健康发展。希望本文的讨论能为基于电网的储能技术在新型电力系统中的应用提供一些参考和启示。

参考文献：

[1]李建林,丁子洋,游洪灏,等.构网型储能支撑新型电力系统稳定运行研究[J].高压电器, 2023, 59(7):1-11.

[2]张文智,杨晋红,贾艳刚.新型储能产业发展对新型电力系统建设的促进研究[J].新能源科技, 2023, 4(1):12-17.

[3]王新宝,葛景,韩连山,等.构网型储能支撑新型电力系统建设的思考与实践[J].电力系统保护与控制, 2023, 51(5):172-179.

[4]邢俊芳.储能技术在电力系统中的应用研究[D].华北电力大学(北京);华北电力大学[2024-04-09].

[5]李文斌.新能源电力系统中的储能技术探讨[J].工程技术(文摘版)·建筑:00018-00018[2024-04-09].

[6]孟涛.多能互补独立电力系统控制策略及动态仿真分析[D].华北电力大学,2014.