科華數能構網型儲能技術多場景應用助力電力系統穩定運行

　　近年來，在“雙碳”目標驅動下，我國光伏、風電等新能源產業發展提速，預計到2030年，我國光伏、風電裝機規模將突破12億千瓦。從電力系統運行的角度來看，可再生能源的高滲透導致新型電力系統面臨兩個主要挑戰：一方面，太陽能和風能發電的隨機性與波動性，導致用電需求高峰期時電力系統面臨平衡和資源充足性的挑戰;另一方面，傳統的同步發電機被分布式電力電子裝備大量取代，也帶來低慣量的挑戰。

　　新型電力系統低慣量的挑戰亟需解決

　　傳統的電力系統由許多同步發電機構成，由于同步發電機的轉子具有轉動慣量與阻尼特性，在系統發生頻率事件時，提供或吸納多余的能量。科華數能技術中心總經理曾春保分析說，新能源大規模接入，擠占常規機組開機空間，系統轉動慣量降低、調頻能力下降，給電力系統帶來一系列問題：

　　一是系統慣量降低，調頻能力下降，導致頻率變化加快、波動幅度增大、穩態頻率偏差增大，頻率越限風險增加。

　　二是無功支撐不足，新能源機組動態無功支撐能力較常規電源弱，隨著新能源占比快速提高，系統動態無功儲備及支撐能力急劇下降，系統電壓穩定問題突出。

　　三是新能源高占比地區暫態過電壓嚴重，新能源大規模接入導致系統短路容量下降，電壓支撐能力降低，使暫態過電壓問題突出，可能超過設備耐受水平，造成新能源大規模脫網或設備損壞。

　　四是新能源大規模接入使功角穩定特性復雜，新能源的控制方式、故障穿越策略、接入位置等都會影響系統功角穩定;慣量下降導致穩定問題時間尺度縮短，暫態過程加快，不確定性增加，影響電網穩定。

　　五是寬頻振蕩現象相繼出現。基于電力電子裝置的新能源發電設備具有快速響應的特性，在傳統同步電網以工頻為基礎的穩定問題之外(功角穩定、低頻振蕩等問題)，出現了中頻帶、高頻帶的電力電子裝置涉網穩定性問題。近年來，我國河北和新疆等風電匯集地區相繼出現振蕩現象。寬頻振蕩問題嚴重危害設備安全和電網運行安全。

　　科華數能構網控制策略助力新型電力系統構建

　　針對上述問題，目前國內外學者提出了多種構網控制策略。近幾年，學術界基本達成一個共識，就是要把儲能變流器都改造成構網變流器。

　　目前，我國西藏、新疆、青海等多地都已經提出，鼓勵按比例強制配置構網型儲能變流器。比如，2023年5月，西藏發改委就首次提出風電光伏新能源項目配套儲能需“加裝構網型裝置”的要求。

　　未來行業發展過程中，利用構網型儲能來彌補“雙高”電網下系統的慣量降低，是新型儲能領域的長期技術發展趨勢，成為行業熱點，也是一種必然現象。

　　構網型變流器是基于功率定向的電壓源。曾春保表示，在構建新型電力系統中引入構網控制技術，可以有效提升系統短路電流水平，提高系統強度;為系統提供阻尼和慣性，改善系統頻率穩定性;當系統失步解列時快速響應，提升系統的第一搖擺周期穩定性，主動支撐系統恢復;削弱電力系統間諧波和不平衡電壓帶來的影響。

　　作為儲能行業龍頭企業，科華數能是最早從事構網型儲能研發設計的企業之一。據悉，早在2018年，該公司就開始布局研究儲能系統的虛擬同步發電機控制策略，并在同年實現了儲能變流器電壓源模式并網。

　　作為構網控制策略的關鍵技術之一，虛擬同步發電機控制本質是通過控制變流器產生基于功率定向的電壓源，從而獲得類似同步發電機一樣的運行特性。

　　2023年，科華數能在寧夏百MW級共享儲能項目開展構網型儲能技術應用，應對寧夏弱網地區實現構網型電力支撐，采用虛擬同步發電機技術，可以通過復制同步電機的行為和性能來加強電網，可以起到快速調頻調壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻震蕩等作用。提升新能源和新型儲能抗干擾、主動支撐等涉網能力，積極創新構網型儲能技術，推動新能源從并網向構網轉變。

構網型儲能應用——科華數能寧夏區域共享儲能項目

　　2022年，科華數能為伊拉克石油部、電力部提供光儲柴構網型微網解決方案，系統采用構網型儲能結合弱電網特征的光伏逆變器+柴發構建微電網系統。此外，科華數能近年還在新疆油田、密克羅海島光儲柴微網等項目中驗證了其儲能產品的構網技術性能。

科華數能伊拉克光儲柴充項目應用構網型儲能

　　2021年，采用構網控制技術的科華數能PCS，在深圳熱電廠助力全國首個9E級機組實現黑啟動，現場所有PCS通過電壓源模式并機在帶載情況下完成2次同期調相、調壓，單次啟動完成2次不同母線的無縫切換。該技術路線填補了多項黑啟動領域的國內空白，成為全球首例采用儲能系統實現9E級機組黑啟動的項目。

科華數能深圳南山電廠9E級機組黑啟動項目應用構網型支撐能力

　　在新能源發電側配儲領域，構網型儲能主要提升了系統慣量、增強了頻率與電壓支撐能力、控制短路容量和改善電網阻尼特性等特性，用于實現對電網的支撐。隨著儲能技術快速發展，科華數能始終牢牢把握客戶價值訴求，引領行業發展趨勢，持續開展技術創新研發。

　　曾春保表示，科華數能還將對平抑新能源發電波動、提升系統慣量、增強頻率與電壓支撐能力、控制短路容量和改善電網阻尼特性等技術的有效性進行驗證與試點，通過工程實踐的經驗積累夯實該項技術的應用基座，提升科華數能儲能產品的技術實力，加速構網型儲能技術的全面應用，在實現“雙碳”目標的道路上，為構建更加穩定的電網貢獻力量。(仲新源)