如何在高海拔、高嚴(yán)寒的西藏高原建設(shè)儲(chǔ)能電站，并且能夠穩(wěn)定運(yùn)行，一度是行業(yè)最難攻克的難題。而當(dāng)眾多企業(yè)望而卻步的時(shí)候，由中能建旗下中儲(chǔ)科技開發(fā)的西藏日喀則崗巴一座10MW/40MWh光儲(chǔ)電站儲(chǔ)能項(xiàng)目，已完成并網(wǎng)。
華夏能源網(wǎng)獲悉，這一儲(chǔ)能項(xiàng)目地處“地球第三極”青藏高原，海拔高度約5000米，是國內(nèi)海拔最高的儲(chǔ)能項(xiàng)目。
中國海拔最高電站是如何誕生的?這座電站的示范性意義何在?華夏能源網(wǎng)與中能建儲(chǔ)能科技有限公司(以下簡稱“中儲(chǔ)科技”) 研發(fā)電氣總監(jiān)蔡誠聊了聊項(xiàng)目背后的落地過程與技術(shù)思考。
中國海拔最高電站的誕生這家開發(fā)商率先在西藏完成構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)，起初竟是由于當(dāng)?shù)卣咴谂鋬?chǔ)政策上的“限制”。
今年5月，西藏自治區(qū)發(fā)改委印發(fā)《2023年風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源項(xiàng)目開發(fā)建設(shè)方案》，要求保障性并網(wǎng)光伏項(xiàng)目+儲(chǔ)能項(xiàng)目配置儲(chǔ)能規(guī)模不低于光伏裝機(jī)容量的20%，儲(chǔ)能時(shí)長不低于4小時(shí)，并按要求加裝構(gòu)網(wǎng)型裝置。
7月，西藏自治區(qū)發(fā)改委進(jìn)一步下發(fā)《關(guān)于積極推動(dòng)西藏電力系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目試點(diǎn)示范應(yīng)用的通知》，鼓勵(lì)在阿里地區(qū)、那曲市、日喀則市、拉薩市等地區(qū)先行先試構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能。
華夏能源網(wǎng)注意到，在國內(nèi)，西藏是最早提出強(qiáng)配構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的地區(qū)，而這主要是由當(dāng)?shù)靥厥獾碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)及電源結(jié)構(gòu)決定的。
在歷史上，西藏電網(wǎng)長期孤網(wǎng)運(yùn)行，雖然近年來與西北電網(wǎng)、西南電網(wǎng)的連接大大加強(qiáng)，但部分地區(qū)仍屬于弱網(wǎng)。另外在西藏地區(qū)，發(fā)電主要以清潔能源為主。數(shù)據(jù)顯示，目前，西藏地區(qū)水電、光伏、風(fēng)電裝機(jī)容量已突破500萬千瓦，占總裝機(jī)比例超過90%。
據(jù)介紹，該項(xiàng)目為西藏首批保供項(xiàng)目之一，其要求具備調(diào)峰、一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、自動(dòng)電壓控制(AVC)、旋轉(zhuǎn)備用、以及基于構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)的黑啟動(dòng)、虛擬慣量響應(yīng)、短時(shí)過載能力支撐、抑制寬頻振蕩等相關(guān)功能。
接下這個(gè)示范項(xiàng)目，意味著必須滿足政策中的硬性要求。而西藏地區(qū)有其獨(dú)特的地理環(huán)境特征。蔡誠告訴華夏能源網(wǎng)，“這里晝夜溫差大、太陽輻射強(qiáng)、風(fēng)力強(qiáng)勁，惡劣的自然環(huán)境，對(duì)設(shè)備的絕緣水平、散熱水平提出了嚴(yán)苛的要求。”
政策要求疊加技術(shù)需求，西藏日喀則崗巴10MW/40MWh光儲(chǔ)電站儲(chǔ)能項(xiàng)目采用構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)也成為了必然。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能背后的技術(shù)實(shí)力值得注意的是，西藏項(xiàng)目還實(shí)現(xiàn)了另一大突破，是國內(nèi)目前少有的幾個(gè)已經(jīng)落地的構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目。
以風(fēng)電、光伏為代表的新能源具有“靠天吃飯”的特性，波動(dòng)性、間歇性較強(qiáng)，高比例新能源除了帶來電力電量平衡問題，也給電力系統(tǒng)得安全穩(wěn)定帶來問題。而構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能恰是解決這一問題的最佳方式。
所謂構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能，與傳統(tǒng)“跟網(wǎng)型儲(chǔ)能”相比，是一種更為靈活的儲(chǔ)能服務(wù)于電力系統(tǒng)的解決方案。
一般來說，傳統(tǒng)的跟網(wǎng)型儲(chǔ)能無法主動(dòng)調(diào)節(jié)自身狀態(tài)，只能跟隨電網(wǎng)的電壓、相位來控制其輸出，其輸出與電網(wǎng)的電壓波形保持同步，且必須依賴于電網(wǎng)提供的穩(wěn)定電壓和頻率才能將新能源并入電網(wǎng)。
構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能項(xiàng)目有一定技術(shù)門檻，但穩(wěn)定性更高。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)的核心，是通過儲(chǔ)能變流器構(gòu)建起支撐大電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的電壓源，可以起到快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量支撐、抑制寬頻振蕩等作用，從而增強(qiáng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
“采用構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)，儲(chǔ)能項(xiàng)目可以在減少新能源棄電、提升新能源利用率的基礎(chǔ)上，還可以補(bǔ)上同步發(fā)電機(jī)退役的缺位，在電力系統(tǒng)擾動(dòng)期間為電網(wǎng)注入穩(wěn)定性，平抑電網(wǎng)頻率的變化率。”蔡誠表示。
具體到西藏項(xiàng)目上，為保障項(xiàng)目穩(wěn)定運(yùn)行，中儲(chǔ)科技在現(xiàn)有液冷儲(chǔ)能技術(shù)基礎(chǔ)上，針對(duì)高寒環(huán)境，研發(fā)出能量密度高、增加加熱功能的液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，保障了儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠性和發(fā)電性能。
通過這一電站，印證了中儲(chǔ)科技在構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能上的技術(shù)實(shí)力。
基于上述要求，中儲(chǔ)科技采用構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)，使得該項(xiàng)目具備VSG(虛擬同步電機(jī))和旋轉(zhuǎn)備用功能，支持以構(gòu)網(wǎng)電壓源模式并網(wǎng)運(yùn)行，儲(chǔ)能穩(wěn)態(tài)時(shí)維持電壓和頻率穩(wěn)定，暫態(tài)時(shí)提供對(duì)電網(wǎng)的電壓支撐，起到電網(wǎng)快速調(diào)頻調(diào)壓、增加慣量和短路容量、抑制寬頻震蕩等作用。儲(chǔ)能變流器具備1.1 倍額定電流長期過載、1.2 倍額定電流2min 過載、3 倍額定電流/10S 的短時(shí)過載能力。
此外，該項(xiàng)目的儲(chǔ)能系統(tǒng)同時(shí)具備跟網(wǎng)控制和構(gòu)網(wǎng)控制兩個(gè)功能，可根據(jù)西藏電網(wǎng)調(diào)度要求靈活動(dòng)態(tài)切換。
蔡誠介紹，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅能為電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電壓源，還可主動(dòng)平抑電網(wǎng)中各類大小擾動(dòng)，緩解電力系統(tǒng)的暫態(tài)電壓、頻率等穩(wěn)定問題，有效提升新能源消納能力。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能“新能源電站+儲(chǔ)能+合適的算法控制”模式建立以后，將具有與火電廠類似的功能。
當(dāng)然，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的優(yōu)勢遠(yuǎn)不止這些，“在電力市場允許情況下，儲(chǔ)能項(xiàng)目可以基于構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)來提供慣量支持等功能來獲取電力輔助服務(wù)的收益，提升儲(chǔ)能項(xiàng)目的收益率，有助于儲(chǔ)能項(xiàng)目的推廣以及區(qū)域新能源滲透率的提升。”蔡誠說。
規(guī)模化發(fā)展還需要時(shí)間當(dāng)前，隨著國家的能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略全面展開以及新能源裝機(jī)占比的逐步提高，建立以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)已經(jīng)成為大勢所趨。這也為構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能提供了廣闊的發(fā)展空間。
值得一提的是，目前構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)仍屬于前沿技術(shù)，僅有少數(shù)國家掌握，中國是其中之一。
作為國家特大型能源建設(shè)集團(tuán)中國能建旗下子公司，中儲(chǔ)科技的研發(fā)重點(diǎn)放在了前沿性、先進(jìn)性、重要性的科研項(xiàng)目上。
中儲(chǔ)科技自2022年4月成立之初，便開始布局各種儲(chǔ)能技術(shù)路線，其中就包含了構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能技術(shù)，并在今年取得一系列技術(shù)成果。
不過，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能目前在國內(nèi)尚處于起步階段，也存在諸多待解的難題。“構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能作為電壓源，若多臺(tái)電壓源設(shè)備并列運(yùn)行，可能存在環(huán)流、搶功率等問題，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，該問題是制約構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能應(yīng)用于大電網(wǎng)的技術(shù)難點(diǎn)。”蔡誠表示。
正因?yàn)槿绱耍ㄖ袊⒚绹鞍拇罄麃喌葒遥蠖噙€處于儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)與示范項(xiàng)目階段，還沒有達(dá)到規(guī)模化投建的程度。
對(duì)此，蔡誠表示：“作為一項(xiàng)前沿技術(shù)，構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能仍然無據(jù)可依，缺乏具體的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。再有，因構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能在軟硬件設(shè)施中投入加大，投資成本無疑會(huì)更高。此外還有對(duì)系統(tǒng)控制分析能力的更高要求等。構(gòu)網(wǎng)型儲(chǔ)能的規(guī)模化發(fā)展尚需時(shí)日，還要依靠企業(yè)、政府、科研機(jī)構(gòu)等多方主體的共同努力。”
文章來源：華夏能源網(wǎng)
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