稳如泰山！浅谈热门话题——构网型
发布日期：2024/11/19
构网型概念为什么会成为储能行业热门话题？新能源发电占比不断提升，电网稳定性问题凸显，维持电网稳定这一亟待解决的问题把构网型技术推到新能源储能行业热门话题。因此，构网型，主要是为维持电力电量的平衡。为解决新能源大规模接入挑战与电网稳定性问题，适应分布式能源和微电网发展需求，并提高电网黑启动能力。
什么是构网型？
主动支撑并增强电网，且具有一定维持能力的电压源。
构网型技术，通过内部设定的电压参数信号来输出电压和频率，能够主动构建和支撑电网的电压和频率。
这种技术的核心在于储能变流器或逆变器，它们能够模拟同步发电机的功能，提供惯量响应、阻尼控制、故障穿越等功能。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。
构网型与跟网型的核心区别是什么？
一、电源属性
构网型：本质上是电压源，能够自主设定电压参数，输出稳定的电压与频率，可以独立运行或并网运行。
跟网型：本质上是电流源，依赖外部电网的电压和频率来运行，无法独立提供电压和频率支撑。
二、控制方式
构网型：不依赖外部电压参考信号，可以在内部设定电压参考信号，通过功率计算模块及频率下垂控制实现与电网的同步。
跟网型：依赖于电网提供的稳定频率和电压参考值，通过锁相环技术追踪电网电压相角，实现与电网的同步。
三、电网支撑能力
构网型：能够提供虚拟惯性和阻尼，即使在没有外部电网相位信息的情况下，也能独立工作，为系统提供频率和电压支撑。
跟网型：在电网发生故障时可能无法为电网提供有效的支撑，并出于自身保护的需求而脱网。
四、应用场景
构网型：更适用于电网薄弱环节或者需要主动构建电网的场景。比如，在微电网、分布式电源接入较多的配电网以及电网的末端等区域，电压、频率容易出现波动，构网型设备可以主动构建稳定的局部电网环境。在新能源发电大规模接入电网，需要增强电网稳定性的情况下，构网型设备也能发挥重要的作用。
跟网型：适用于电网稳定性较好，不需要额外提供电压和频率支撑的场合。
构网型主要技术路线
基于低压储能架构的技术路线：分为集中式构网储能和一体柜构网储能。这种技术路线可以满足不同场景下交流同步电压的支撑需求。目前该技术已经在湖北、新疆、西藏、内蒙古等地的项目中运用。
基于高压直挂的技术路线：采用锂电作为能量存储单元的构网型高压直挂式储能，已应用于浙江、青海等地。
柔性直流技术路线：柔性直流输电系统中的换流器为电压源换流器(VSC)，最大的特点在于采用了可关断器件和高频调制技术。通过调节换流器出口电压的幅值和与系统电压之间的功角差，可以独立地控制输出的有功功率和无功功率，实现两个交流网络之间有功功率的相互传送，同时两端换流站还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑。柔性直流技术已应用在张北、东海风等项目。
虚拟同步发电机控制技术路线(VSG)：这种技术通过模拟传统同步发电机的动态特性来提供电网支撑，包括频率和电压控制。
匹配控制技术路线：通过精确控制逆变器输出以匹配电网需求，提供必要的电力支持，如频率调节、电压支撑等。匹配控制可视为是将VSG继续发展延伸的一种控制策略。匹配控制利用直流电容电压代替同步机中转子的作用，进而实现功率和电压同步。匹配控制中惯量能量来自电容电压降低时的能量释放，可保证构网控制策略中必要的惯性支撑及系统稳定。
虚拟振荡器控制技术路线：利用虚拟振荡器来实现对电网电压和频率的控制，增强电网的稳定性和可靠性。虚拟振荡器控制作为继下垂控制和虚拟同步机控制之后提出的新型多逆变器无互联线并联技术，因其独特的自同步机制和快速的动态响应性能等特点而成为当前的研究热点。
构网型亟待解决的挑战
1.技术方面：
提高单机过载和过流能力：构网型储能系统需要具备较强的过载和过流能力，以应对电网中的各种突发情况。目前行业普遍采用 “超配” 2-2.5 倍 PCS（储能变流器）的方式来满足储能系统在 3 倍过载时能够提供 10 秒的支撑能力，但如何进一步提高构网型储能的过流能力和单机过载能力仍是难题。
适应差异化电网环境：不同电网或地区对构网型储能的要求存在差异，这就需要不断积累创新控制算法和仿真建模，以适应不同的电网环境。
2.协调方面：
构网型储能作为电压源，若多台电压源设备并列运行，可能存在环流、抢功率等问题，影响系统的稳定性。因此，如何与储能电站已有的其他模拟电压源设备相互协调，是当前构网型储能需要技术突破的重点方向。
3.标准体系方面：
尽管中国电工技术学会已在2023年12月27日发布了《构网型储能系统并网技术规范》等25项标准，但构网型储能硬件仍缺乏完善健全的标准和规范，如技术定位、技术规范、功能要求、测试规范、验收标准等亟待出台。这导致储能系统及涉网的保护定值需重新设定等问题，需要加快制定相应规程规范，明确主要构网技术指标，完善标准体系建设。
4.成本方面：
为了满足短时扩展能力，PCS 需要具备较大的容量冗余，整套储能系统设备超配，导致成本增加。并且构网型储能参与惯量支撑、频率调节、黑启动等辅助服务的评价和回报机制尚不明确，盈利模式有待探索，需要研发适用于构网应用的专用储能系统设备，以降低成本。
构网型应用项目示例
青海格尔木鲁能50MW/100MWh构网型储能电站：中国绿发青海分公司与华为科技有限公司合作开发。全球首个100MWh智能组串式构网型储能项目，采用智能光储发电机解决方案，具备3倍无功电流、5ms惯量启动时间等特性，提升了新能源接入比例，并有效解决了新能源不稳定、低惯量等问题。
新疆阿克陶县龙源奥依塔克光伏储能电站：该项目通过配置一套3倍过载能力的构网型储能系统，提升了接入点的新能源多场站短路比，满足了当地更多的新能源接入需求。
西藏拉果“零碳提锂”项目：这是国内首个“孤网绿电”新能源电力系统项目，展示了构网型储能技术在孤网适应性方面的应用。
包头市绿色供电项目：南瑞继保中标该项目，通过构网型储能技术解决了短路比不足的问题，提高了新能源出力的稳定性。
新疆克州300MW/1200MWh构网型独立储能项目：这是全球单体最大的构网型独立储能项目，采用科华数能构网型系统集成解决方案。该项目投运后，能够为当地的风电、光伏等新能源提供有力的储能支持，有效缓解电力供需矛盾。
尽管构网型储能技术在提升电力系统稳定性和新能源消纳能力方面具有显著优势，但其发展仍面临诸多挑战，需要通过技术创新、政策支持和标准制定等多方面的努力来解决这些问题。
来源：是亓亦呀
