2023年8月15日，巴西發(fā)生大面積停電事故，損失電力占總負(fù)荷的31%。在事故前，事故源頭所在地的風(fēng)電出力占比高達(dá)73%。
2023年12月23日，由于英國和法國之間的一個(gè)高壓傳輸線路突然跳閘，英國電網(wǎng)在瞬間損失了1GW的電力，系統(tǒng)頻率從50赫茲驟降至49.3赫茲。
這是兩起典型的因風(fēng)光比例在電力系統(tǒng)中的占比畸高所引發(fā)的電力事故。
而在英國電網(wǎng)的事故中，由于陽光電源位于英國的多個(gè)兆瓦時(shí)儲(chǔ)存電站在事故發(fā)生的一秒內(nèi)迅速響應(yīng)，提供柔性的慣量支撐，使得5分鐘之內(nèi)電網(wǎng)頻率從49.3赫茲恢復(fù)至正常運(yùn)行范圍，避免了大規(guī)模停電事故。
這就是構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的“神奇之處”。
事實(shí)上，這一技術(shù)目前已經(jīng)在許多國家受到重視。以澳大利亞為例，該國因電力系統(tǒng)存在輸電距離遠(yuǎn)、可再生能源滲透率高的特征，為實(shí)現(xiàn)電力供給的安全穩(wěn)定，提出大力發(fā)展構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)。
構(gòu)網(wǎng)技術(shù)需求日漸迫切
構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)并非新詞，最早以“構(gòu)網(wǎng)型控制（Grid-forming Control）”一詞，于1997年由德國太陽能供電技術(shù)研究所提出。
2021年12月，北美電力可靠性組織（NERC）在其發(fā)布的白皮書《構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)——大規(guī)模電力系統(tǒng)可靠性探討》中，對(duì)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行過定義。
其定義為“在次暫態(tài)到暫態(tài)過程中，維持內(nèi)電勢(shì)相量恒定或接近恒定。它使得逆變器后資源能夠立即響應(yīng)外部系統(tǒng)的變化，并在不同的電網(wǎng)條件下保持逆變器后資源控制的穩(wěn)定性。同時(shí)，它必須控制電壓相量以保持與電網(wǎng)中其他設(shè)備的同步，還須適當(dāng)調(diào)節(jié)有功功率和無功功率以為電網(wǎng)提供支撐服務(wù)。”這一概念目前被廣泛沿用。
在國內(nèi)，構(gòu)網(wǎng)技術(shù)近些年來被政策文件密集提及。
這是因?yàn)?，在我國，新型電力系統(tǒng)除了同樣面臨“高比例新能源+高比例電力電子設(shè)備”的“雙高”特征，還將疊加“高比例特高壓直流輸電”這一因素?！叭摺碧卣飨?，提升新型電力系統(tǒng)整體的安全效率水平尤為重要，構(gòu)網(wǎng)技術(shù)于是進(jìn)入了更主流的視野。
2023年，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于組織開展可再生能源發(fā)展試點(diǎn)示范的通知》在技術(shù)創(chuàng)新類項(xiàng)目方面提及了，包括新能源加儲(chǔ)能構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)示范，主要支持構(gòu)網(wǎng)型風(fēng)電、構(gòu)網(wǎng)型光伏發(fā)電、構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能、新能源低頻組網(wǎng)送出等技術(shù)研發(fā)與工程示范。
《加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)行動(dòng)方案（2024—2027年）》（下稱《行動(dòng)方案》）提出，根據(jù)高比例新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行需要，選擇典型場(chǎng)景應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)。
中國工程院院士舒印彪在對(duì)《行動(dòng)方案》進(jìn)行解讀時(shí)談到，從電網(wǎng)新技術(shù)來看，要推進(jìn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應(yīng)用，提升系統(tǒng)整體安全效率水平。
舒印彪認(rèn)為，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)對(duì)于電網(wǎng)送端“沙戈荒”高比例新能源地區(qū)、受端“空心化”地區(qū)均有廣泛的應(yīng)用需求。
具體來看，構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備控制策略與參數(shù)的靈活性使其可以適用于多場(chǎng)景穩(wěn)定問題。舒印彪認(rèn)為，要明確不同地區(qū)電網(wǎng)運(yùn)行的主要矛盾，在沙戈荒等高比例新能源外送地區(qū)可配置構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)設(shè)備抑制暫態(tài)過電壓，在負(fù)荷中心可配置構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)設(shè)備提升系統(tǒng)短路容量，在弱交流電網(wǎng)可試點(diǎn)配置構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備提升保供能力和有功快速調(diào)節(jié)能力。
遠(yuǎn)景儲(chǔ)能首席技術(shù)官徐中華告訴21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者，當(dāng)前來說，做好構(gòu)網(wǎng)核心技術(shù)之一在變流器。變流器首先自己要能夠作為一個(gè)非常智能和靈活的發(fā)動(dòng)機(jī)，無論是在強(qiáng)網(wǎng)還是弱網(wǎng)的環(huán)境下，都可以自適應(yīng)按照既定的頻率和電壓運(yùn)轉(zhuǎn)。正如定速巡航一樣，阻力和摩擦力變大，自動(dòng)加大功率，反之受到阻力的時(shí)候能夠減速還能夠吸收能量。不僅如此，建立和維持電壓與頻率穩(wěn)定也變成了是他的第一責(zé)任。
“當(dāng)儲(chǔ)能電站的規(guī)模到百兆瓦級(jí)以上時(shí)，場(chǎng)站裝備的PCS設(shè)備數(shù)量少則數(shù)十臺(tái)，多則數(shù)百臺(tái)，構(gòu)網(wǎng)組織就演變成了一個(gè)兵團(tuán)、一支艦隊(duì)，如何做到集群構(gòu)網(wǎng)能力，也就是大家如何做到步頻一致，步幅一致，相對(duì)位置也保持一致，一旦掉隊(duì)，還要立馬跟上隊(duì)伍。這才是構(gòu)網(wǎng)在實(shí)際應(yīng)用中要面對(duì)的更加核心、更加艱巨的挑戰(zhàn)。”徐中華解釋。
構(gòu)網(wǎng)技術(shù)已成企業(yè)“香餑餑”
值得一提的是，隨著新型儲(chǔ)能技術(shù)的不斷迭代，具有構(gòu)網(wǎng)能力的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)正在噴涌而出。
這是因?yàn)?，“?chǔ)能由于具有相對(duì)穩(wěn)定的能量作支撐，且可瞬間自然釋放，是實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的天然載體。”中國電力科學(xué)研究院儲(chǔ)能與電工新技術(shù)研究所教授級(jí)高級(jí)工程師許守平在一場(chǎng)會(huì)議上公開談及。
2023年至今，新疆、西藏、江蘇等地方相繼發(fā)布了探索建設(shè)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能相關(guān)政策文件，支持構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能等技術(shù)研發(fā)與工程示范。
需求方面，據(jù)GGII（高工產(chǎn)業(yè)研究院）數(shù)據(jù)，2024年以來我國構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能招標(biāo)規(guī)模達(dá)到1.468GW/4.613GWh。在西藏、青海等新能源接入比例高的地區(qū)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能需求在提高。2024年以來，西藏招標(biāo)、開工的項(xiàng)目有11個(gè)，容量規(guī)模達(dá)到1.15GWh。
值得一提的是，2024年，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能產(chǎn)品，顯然將成為各企業(yè)不可忽視的競(jìng)爭(zhēng)力，成為產(chǎn)品布局的主要方向之一。
2023年3月，陽光電源就推出了以光儲(chǔ)構(gòu)網(wǎng)型控制技術(shù)為核心的《干細(xì)胞電網(wǎng)技術(shù)白皮書》。
近日，華為智能組串式構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用通過技術(shù)鑒定，并有多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)證。
科華數(shù)據(jù)子公司科華數(shù)能也推出了全新一代的智慧液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，并已率先通過全項(xiàng)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能并網(wǎng)性能測(cè)試。
近日，遠(yuǎn)景儲(chǔ)能發(fā)布了其系統(tǒng)級(jí)儲(chǔ)能產(chǎn)品，意在推動(dòng)AI與構(gòu)網(wǎng)技術(shù)融合。據(jù)悉，遠(yuǎn)景儲(chǔ)能自研的GenGrid生成式電網(wǎng)技術(shù)，“1+4”全棧構(gòu)網(wǎng)，通過對(duì)源側(cè)、網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)數(shù)據(jù)的感知和識(shí)別，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)大模型，可實(shí)現(xiàn)自主調(diào)校慣量、阻抗、頻率、電壓等參數(shù)，靈活適應(yīng)孤網(wǎng)、弱網(wǎng)、新能源大基地等各種場(chǎng)景，支持100%新能源電力系統(tǒng)。
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的研發(fā)既需要企業(yè)在電力電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的長(zhǎng)期深耕，也需要在實(shí)踐項(xiàng)目中積累經(jīng)驗(yàn)。
從技術(shù)價(jià)值的角度出發(fā)，科華數(shù)能副總裁兼技術(shù)中心總經(jīng)理曾春保認(rèn)為：“構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)客戶的收益有重要影響，目前最顯性的收益是提升短路容量比能力。接納光伏發(fā)電的電網(wǎng)，要求新能源發(fā)電企業(yè)要配調(diào)相機(jī)，配調(diào)相機(jī)的作用就是為了解決短路比的問題，而儲(chǔ)能系統(tǒng)就能解決這一問題，同期還降低了運(yùn)維成本，這就為構(gòu)網(wǎng)項(xiàng)目帶來巨大收益。尤其是微網(wǎng)項(xiàng)目，離網(wǎng)條件下依靠光伏+儲(chǔ)能+柴油發(fā)電機(jī)，構(gòu)網(wǎng)價(jià)值更高?！?/p>
從構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的能力方面，南瑞繼保認(rèn)為，除了業(yè)內(nèi)許多企業(yè)宣傳的具備構(gòu)網(wǎng)技術(shù)所關(guān)注的無功支撐，其公司還在關(guān)注構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能在有功的瞬時(shí)分擔(dān)方面以及對(duì)于頻率的支撐方面的能力。此外，南瑞繼保在成功研制和應(yīng)用構(gòu)網(wǎng)儲(chǔ)能的基礎(chǔ)上，為了解決暫態(tài)電壓穩(wěn)定和支撐問題，還將構(gòu)網(wǎng)技術(shù)拓展應(yīng)用到了靜止同步調(diào)相機(jī)和構(gòu)網(wǎng)SVG（靜態(tài)無功補(bǔ)償器）上。
隨著該技術(shù)的探索與應(yīng)用，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂也在路上。21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者注意到，2023年12月27日，中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)正式批準(zhǔn)發(fā)布《構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)技術(shù)規(guī)范》（T/CES243-2023）和《構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)測(cè)試規(guī)范》（T/CES244-2023）2項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，這是全國首次發(fā)布構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
2024年7月1日，我國將正式執(zhí)行推薦國標(biāo)《電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能變流器技術(shù)規(guī)范》（GB/T 34120-2023），針對(duì)PCS在電網(wǎng)穩(wěn)定支撐能力方面，提出了更多的指標(biāo)要求。
不過，當(dāng)前構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)尚處于規(guī)?；l(fā)展早期。
舒印彪也指出，要完善支持構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)應(yīng)用的機(jī)制建設(shè)。目前，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)快速發(fā)展，但相關(guān)配套機(jī)制較為滯后。要進(jìn)一步健全適應(yīng)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)主體開展交易和調(diào)度的基本規(guī)范，完善電力輔助服務(wù)市場(chǎng)產(chǎn)品體系、準(zhǔn)入條件、交易方式和補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，體現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)主動(dòng)支撐電網(wǎng)電壓、頻率、功角穩(wěn)定和新能源配置消納的多維度價(jià)值。
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