是時候讓構(gòu)網(wǎng)型儲能走上臺前。
新能源的迅猛發(fā)展與電網(wǎng)建設的相對滯后,促使2024年風光消納問題日漸顯現(xiàn)。
在這一背景下,加強火電的調(diào)節(jié)作用與大力推動儲能技術(shù)的發(fā)展,是解決新能源消納問題的重要抓手。
今年上半年,構(gòu)網(wǎng)型儲能熱度飆升,極有可能成為支撐新能源發(fā)電滲透率提升的關(guān)鍵技術(shù)。它不僅滿足了存儲風光電力的需求,更重要的是,它賦予了新能源像傳統(tǒng)火電一樣穩(wěn)定支撐電網(wǎng)的能力。
隨著一部分項目的先行落地,構(gòu)網(wǎng)型儲能的藍圖已逐步清晰。
構(gòu)網(wǎng)型儲能,迎來從1到10的發(fā)展
構(gòu)網(wǎng)型儲能何時誕生?
縱觀國家能源局發(fā)布的相關(guān)政策,2022年,“構(gòu)網(wǎng)型”一詞首次出現(xiàn)在文件之中。2023年10月,“構(gòu)網(wǎng)型儲能”概念在《關(guān)于組織開展可再生能源發(fā)展試點示范的通知》中初次被提及。
到今年,國家能源局對構(gòu)網(wǎng)型儲能的重視進一步提升。在2月《關(guān)于新形勢下配電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的指導意見》、5月《關(guān)于做好新能源消納工作保障新能源高質(zhì)量發(fā)展的通知》及7月《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動方案(2024—2027年)》文件中,國家能源局反復提及構(gòu)網(wǎng)型技術(shù),并明確在典型場景中加以應用。
以上政策的出臺明確了構(gòu)網(wǎng)型儲能的使命,要在波動的新能源和需要穩(wěn)定的電網(wǎng)之間搭建起安全穩(wěn)定的“橋梁”,保障電網(wǎng)高質(zhì)量發(fā)展的同時允許電網(wǎng)接入更多新能源。
構(gòu)網(wǎng)型儲能也扎根于急需它的土壤之上。從2023年至今,西藏、新疆、寧夏等地接連發(fā)布新能源項目中構(gòu)網(wǎng)型儲能的鼓勵或強制配置政策,招標同時開啟,截至2024年6月,國內(nèi)構(gòu)網(wǎng)型儲能項目累計實現(xiàn)招標總量2.3GW/7.6GWh。
從跟網(wǎng)走向構(gòu)網(wǎng),規(guī)?;y題需要破解
被寄予厚望的構(gòu)網(wǎng)型儲能,如何解決新能源與電網(wǎng)之間的矛盾?
關(guān)鍵在于構(gòu)網(wǎng)型變流器。從理論上講,“構(gòu)網(wǎng)型”與“跟網(wǎng)型”相對應,屬于電力電子領域的術(shù)語,描述儲能系統(tǒng)和變流器的工作模式。
有業(yè)內(nèi)人士解釋,變流器在跟網(wǎng)型模式下,行為可以被近似等效為控制一個與大電阻并聯(lián)的電流源,展現(xiàn)電流源的特性,提供恒定電流輸出;而構(gòu)網(wǎng)型變流器,行為可類比為對一個小電阻串聯(lián)的電壓源進行控制,展現(xiàn)電壓源的特性,提供穩(wěn)定電壓輸出。
這一物理性能決定著跟網(wǎng)型儲能電站在提供消納能力的同時,必須依賴電網(wǎng)的穩(wěn)定電壓和頻率運行,無法為電網(wǎng)提供強度的支撐。
而構(gòu)網(wǎng)型儲能卻“化被動為主動”,能使逆變器連接的能源(例如風光或電池)在電網(wǎng)干擾或停電時,為電網(wǎng)提供電壓和頻率的支持。
(圖片來源網(wǎng)絡)
正是基于以上能力,構(gòu)網(wǎng)型儲能在西藏等可再生能源發(fā)電比重較高、電網(wǎng)穩(wěn)定性較差的地區(qū)優(yōu)勢明顯。
目前,構(gòu)網(wǎng)型儲能正向規(guī)模化運用方向發(fā)展,綜合行業(yè)觀點來看,構(gòu)網(wǎng)型儲能面臨以下問題:
一方面,缺乏統(tǒng)一的指引。電網(wǎng)的需求尚未明確,規(guī)范尚未建立,儲能系統(tǒng)標準配置和做法尚未統(tǒng)一;
另一方面,技術(shù)還需優(yōu)化提升。單體PCS(儲能變流器)的過載能力、控制算法等方面需滿足不同電網(wǎng)或地區(qū)差異化的構(gòu)網(wǎng)要求;
同時,經(jīng)濟性仍需考量。構(gòu)網(wǎng)型儲能需要通過超配PCS方式,提高過載能力構(gòu)建支撐大電網(wǎng)穩(wěn)定運行的電壓源,系統(tǒng)成本上升;項目也缺乏合理的調(diào)度機制和盈利機制。
解決以上問題,需要各地政府、電網(wǎng)與企業(yè)共同努力。
示范項目落地,華為領跑構(gòu)網(wǎng)型儲能
從市場來看,已有幾十家企業(yè)已推出構(gòu)網(wǎng)型儲能產(chǎn)品,足以說明行業(yè)認識到了新的技術(shù)風口已到。但實際上,真正經(jīng)歷實戰(zhàn)考驗的項目相對較少。
華為作為電力電子領域的龍頭,無論是解決行業(yè)難題,還是在研發(fā)新型技術(shù),推動示范項目落地上都責無旁貸。
今年6月,華為全球首款從芯到網(wǎng)的智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲能平臺正式發(fā)布,代表華為正式攜手風光儲邁入主動安全構(gòu)網(wǎng)新時代。
該平臺的主要創(chuàng)新點在于提出多場站級自同步幅頻調(diào)制技術(shù)、寬頻自穩(wěn)和致穩(wěn)控制技術(shù),并研發(fā)構(gòu)網(wǎng)型儲能的功率模組和控制芯片,以上技術(shù)保障了構(gòu)網(wǎng)型儲能的多場景應用和穩(wěn)定運行。
同時,在其引領的組串式路線基礎上,華為還首創(chuàng)了新型智能組串式儲能雙級變換架構(gòu)下電壓與有功功率解耦控制,進一步提升了儲能系統(tǒng)的安全與性能。
7月,華為位于新疆哈密、青海格爾木、西藏阿里等地多個構(gòu)網(wǎng)型儲能電站完成并網(wǎng)測試,這是全球首批構(gòu)網(wǎng)型儲能電站。
另外,截至今年9月,華為所打造的全球首個采用構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)的 GW 級項目,沙特“紅?!币惨哑椒€(wěn)運行一年。
以上項目標志著華為智能光風儲發(fā)電機構(gòu)網(wǎng)型儲能成功進入規(guī)?;瘧秒A段,領跑行業(yè)。
在一個多月前行業(yè)召開的“適用于高比例新能源多場景的智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應用”技術(shù)鑒定會上,華為智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng),成為制定構(gòu)網(wǎng)型儲能標準的重要參考,中國電機工程學會和中國電科院等單位正以此為契機,聯(lián)合華為等企業(yè),抓緊研究推進標準進程,并通過大量工程實踐,檢驗和完善構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)、裝備和標準。
構(gòu)網(wǎng)型儲能的優(yōu)勢正逐步具象化。隨著技術(shù)的成熟與成本收益的打通,構(gòu)網(wǎng)型儲能將應用在并網(wǎng)消納、弱電網(wǎng)、微電網(wǎng)等各種場景,引領儲能進入構(gòu)網(wǎng)型儲能時代。