CIES2024|| 南瑞继保缪楠林:构网技术应用展望-中国国际储能大会
2024 03/22 15:17:58
来源:中国储能网

CIES2024|| 南瑞继保缪楠林:构网技术应用展望

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作者:中国储能网新闻中心

  中国储能网讯:3月10-13日,由工业和信息化部节能与综合利用司指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十四届中国国际储能大会暨展览会(简称“CIES”)在杭州国际博览中心召开。

  CIES大会以“共建储能生态链,共创储能新发展”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的2011余家产业链供应链企业, 53417位线上注册嘉宾将参加本届CIES大会,储能网视频号线上直播11万人参与观看与交流。其中300余家企业集中展示了储能产品,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证、飞轮储能、液流电池、熔盐储热、压缩空气储能等新型储能全产业链。

  3月12日下午,南京南瑞继保电气有限公司储能行业总监缪楠林受邀在多功能(构网型与混合)储能专场分享主题报告,报告题目为《构网技术应用展望》。以下为报告主要内容:

  缪楠林:大家下午好!非常高兴有这个机会就南瑞继保公司对构网技术的研究和构网型装备的研发情况向大家做一个报告。

  提到构网,一定绕不开为什么要构网这个话题,最根本原因还是新能源的的间歇性和波动性,以及大规模电力电子器件应用给电网带来的难题。电力电量的平衡问题,这个问题是大家容易理解的,主要是时序平衡和空间平衡的影响。我们电力系统有很多的手段去进行调节,现在的电化学储能,锂电、液流等在内可进行小时级的电量调节,到更长时间天、星期为单位可以用抽水蓄能,再到更长的时间周期现在有制氢等新技术的的研究。

  更复杂的问题是,大规模的新能源建设,旋转机组在电力系统中的占比的减少,在电力系统受到冲击之后,频率变化加快、电压变化更加剧烈,一些常规手段难以解决根本性的问题。

  行业内也一直在寻求解决这个问题的方案,解决的措施也是逐步在升级,2011年开始对光伏、风电设备进行高低穿改造,2018年要求新能源场站具备一次调频能力,2020年之后对存在短路比问题的新能源场站要求配置调相机。随着新能源比例的进一步提升,构网技术应用成为解决问题的新手段。

  提供电压源支撑能力的主力军还是火电、水电这样的旋转设备,常规机组仍然是核心的支撑电源,2022年提出的火电三个八千万政策,掀起了一波新的建设高峰,这批项目到了2027、2028年左右大批量投运。

  调相机是一种传统、成熟的能够提供电压支撑的设备,无功支撑性很强。但这有两个问题,一个是建设、运行成本比较高,一个是在当前新能源业主没有运维旋转设备的技术力量,给业主造成了很多困扰。

  构网技术应用于储能系统,对电力电子变流器进行快速可靠准确的控制,模拟旋转机组的内电势,从我们一些项目实际测试、运行的效果来看,在某些参数上甚至优于常规机组,而且成本低。构网技术路线未来应用空间大。

  构网的定义是什么呢?具备一定维持能力的电压源。要在系统故障的时候去承受短路电流,所以要具备一定维持能力的电压源才是构网,这个和常规机组类似,才能起到支撑作用。我用比较通俗的说法来解释一下,整个电网可以理解成一间屋子,屋子需要承重的柱子支撑,什么是柱子呢?是电力系统当中的水电、火电常规机组,带有旋转惯量的设备。新能源是什么呢?新能源就是在房顶上的负荷,随着新能源比例越来越高,柱子上面负重越来越多,我们需要增加更多的能够承重的柱子,构网技术应用就是给传统电力系统增加更多的支撑能力。

  构网型和跟网型,差异主要在同步机制上,但是还有很多细节差异。最关键的是在瞬时响应,构网型储能可以提供有功瞬时分担和无功瞬时响应。目前传统储能系统仅仅实现了能量时移调峰的功能,也就是新闻报道中常说的“超级充电宝”,好一点能够实现调频功能。构网技术将使电化学为主的储能发挥的作用不断提升。

  南瑞继保率先将构网技术应用在储能领域,对构网技术理论、构网技术实践和承载设备进行了深入的研究,已经形成了基于低压储能、高压直挂、柔性直流三种不同的技术路线,三种路线可以满足不同场景下交流同步电压的支撑需求。

  基于低压储能架构,又分集中式构网储能和一体柜构网储能。南瑞继保构网型储能已经在湖北、新疆、西藏、内蒙古等地大量投运,超过30个项目。近期我们还中标了沙特500兆瓦构网型项目,这个项目投运之后将是全球最大的构网型储能项目。

  基于高压直挂技术路线,采用锂电作为能量存储单元的构网型高压直挂式储能,已应用与浙江、青海等地;采用超级电容为储能单元的静止同步调相机,作为短时惯量支撑,已在吉林投运;采用子模块电容超配的构网型SVG在四川中标了400兆瓦项目;构网柔直也在张北、如东海风等多个工程应用。

  南瑞继保稳步推进构网技术及产业发展,2018年率先提出构网储能概念,2020年提出三倍过载的理念,2021年通过产品鉴定,随后开始规模化应用。2023年多个项目通过电科院组织的包括现场人工短路实验的电网适应性试验。这里面提一下,我们去判断构网型,最简单直接的是能不能在短路等电网故障的情况下不跳机,还能同时给电网提供电压支撑,这是非常好的鉴别手段。

  我汇报几个非常经典的项目,特别是额济纳“源网荷储”项目。额济纳旗面积比浙江省还大一点点,在整个额济纳旗11万平方公里的土地上没有任何的传统机组,只有30兆瓦的光伏,80兆瓦的风电,额济纳电网通过一回440公里220kV线路和蒙西主网连接,一旦这条线路有了问题,整个额济纳地区会断电。再建设一条220kV的线路,要近10个亿。2023年南瑞继保和内蒙古电力公司对额济纳地区电网的稳定问题进行了系统分析,决定采用构网型储能作为电网稳定运行的支撑,配置了25MW/25MWh的构网型储能,以及全套的源网荷储调控系统、稳定控制系统等,全部由南瑞继保供货。工程建成了世界首个广域新能源主体电力系统,并系统性完成纯新能源黑启动试验、中长期离网运行试验、离网状态故障穿越试验等。8月5号,由于一次设备故障220kV线路紧急停运,“源网荷储”一体化系统精准控制,支撑额济纳地区广域纯新能源电力系统离网运行22个小时,再次实现“主网停电全域绿电不停供”。在成果鉴定会上,包括五位院士的评委给予极高评价。

  南瑞继保在西藏地区做了近20个构网型储能项目,今年1月在那曲索县项目,我们和中国电科院进行了的现场人工短路实验,期间构网型储能快速响应系统电压和频率的变化,体现了真正的电压源特性,支撑效果非常好,电力系统一直稳定运行。构网型储能有效支撑了西藏电网的安全稳定的运行。

  这是国内容量最大的高压直挂式储能项目,青海宝库107MW/430MWh储能电站,也是国内容量最大的构网型项目,目前我们在青海地区连续中标四个高压直挂构网型项目,累计容量233MW/896MWh,是最大的高压直挂储能供应商。

  这是吉林八面风电场采用超级电容为储能单元的静止同步调相机项目,可对风电场短时惯量和同步电压支撑,提高系统短路比,已经投运。

  以上是我就南瑞继保构网技术工作做的简单汇报,谢谢大家。

【责任编辑:孟瑾】