8月22-24日，由充換電百人會、中國充電樁網(wǎng)、中國風(fēng)光儲網(wǎng)、聯(lián)聯(lián)充電、國家電投&融和元儲、充電聯(lián)盟等單位聯(lián)合主辦，上海賀勵展覽有限公司、上海賀勵商務(wù)咨詢有限公司承辦的2022中國國際光儲充產(chǎn)業(yè)大會&2022中國國際社區(qū)充電產(chǎn)業(yè)大會，簡稱：金磚光儲充論壇&金磚社區(qū)充電論壇在常州香格里拉大酒店順利召開。本屆大會設(shè)置“論壇峰會+展示臺展示”，既有企業(yè)細致入微的分析，也有行業(yè)專家為市場發(fā)展提出的設(shè)想與方案，助力落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰(zhàn)略目標要求，積極助力構(gòu)建“雙循環(huán)”新發(fā)展格局。

 

南京南瑞繼保電氣有限公司 儲能行業(yè)總監(jiān) 繆楠林出席論壇并發(fā)表主題演講——《面向新型電力系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)》 。

 

以下為演講實錄：       
    

繆楠林：各位同仁大家好，今天上午給大家匯報一下南瑞繼保在儲能方面的理解。
 

在“雙碳”目標和建設(shè)新型電力系統(tǒng)的大背景下，新能源占比快速提升。新能源發(fā)電具備兩大特性，一個是間歇性，第二個是波動性。
 

同時，光伏逆變器、風(fēng)電變流器的兩個特點，一是裕度比較低，二是快速控制性。也給我們的電網(wǎng)造成了挑戰(zhàn)。
 

新能源受限的因素，從時間尺度上，整體上可以劃分成對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，以及長時間周期的電力電量平衡能力的兩大方面。
 

電力電子器件電網(wǎng)的弱支撐性、器件脆弱性和控制的快速性，帶來了安全穩(wěn)定性問題，時間尺度上表現(xiàn)的是在毫秒級和秒級的時間尺度上出現(xiàn)的問題。
 

新能源風(fēng)電和光伏的間歇性、波動性，以及難以存儲性，會給電力系統(tǒng)帶來功率和能源平衡的問題。這個時間尺度上體現(xiàn)的是在秒級、小時級甚至以在年上的時間尺度上帶來問題。
 

新能源的時空分布性、波動性和不確定性帶來電力電量的時序平衡和空間平衡等影響。
 

電力系統(tǒng)的根本任務(wù)是滿足負荷用電需求，即電源按負荷曲線進行調(diào)整。但是新能源無法存儲，不具備這個能力，而且會增加電網(wǎng)的負擔(dān)。
 

為了消納新能源，首先我們的需求是有一個電力電量的平衡，電網(wǎng)需要更多的調(diào)峰資源。但是我們電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力并不是完全局限在電化學(xué)儲能上，它有很多的，包括需求側(cè)響應(yīng)、火電機組調(diào)峰改造、抽蓄等等。其中比較重點的一個是抽蓄，抽蓄由于機組技術(shù)的進步，過去很多不具備上抽蓄條件的自然地形，現(xiàn)在又可以上了。
 

氫能其實業(yè)界也很關(guān)注，但是氫能離產(chǎn)業(yè)化還需要大家做更多的努力。
 

第二個問題是電網(wǎng)安全穩(wěn)定性問題，由于電網(wǎng)是不可能無限接納新能源的，除了電量的平衡之外，還有穩(wěn)定的問題。新能源大量介入是降低了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定。
 

IEEE原來已經(jīng)增加了變流器驅(qū)動穩(wěn)定性、諧振穩(wěn)定性的新分類，之前是完全放在電能質(zhì)量這一環(huán)節(jié)的。
 

電網(wǎng)常規(guī)機組占比的減少導(dǎo)致系統(tǒng)受到?jīng)_擊，頻率變化加快、電壓變化劇烈、寬頻振蕩問題凸顯，常規(guī)的措施難以解決。
 

放到一個大的時間尺度上，我們講新能源對大電網(wǎng)的影響，隨著它的占比是逐步增加的。當(dāng)前問題還不是太大，如果以很長的時間維度看待這個問題，可能在十年前基本沒有影響，現(xiàn)在可能對電力系統(tǒng)穩(wěn)暫態(tài)調(diào)節(jié)和控制能力提出了一定要求。
 

到了2030年的時候，如果占比進一步提升，達到50%以上，可能挑戰(zhàn)到到電力系統(tǒng)基本的強度。如果到2050年的時候，我們已經(jīng)建成了以能源為主體的新型電力系統(tǒng)的時候，交流電網(wǎng)本質(zhì)特征電勢和轉(zhuǎn)動慣量，如何去維持它，或者如何建立它，就提出一個很大的挑戰(zhàn)。
 

我們需要建立一個同步的電壓源，提供一個電壓源支撐的技術(shù)路線有很多種，隨著新能源、儲能技術(shù)的發(fā)展與大量應(yīng)用，以變流器虛擬同步技術(shù)為主的構(gòu)網(wǎng)控制技術(shù)應(yīng)用空間比較大。
 

南瑞繼保提出的構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)。經(jīng)過我們的測算，綜合的動態(tài)特性好于同步電機的，成本低。通過配置變流系統(tǒng)達到所需的過載能力。
 

同步電壓源的建立，常規(guī)機組與電力電子變流器不同，常規(guī)機組靠慣量維持電壓內(nèi)電勢，而電力電子變流器靠控制，最終外特性基本接近。
 

我們也可以看到目前新能源并網(wǎng)，各省發(fā)改委能源局也對新能源配置儲能提出了需求，這主要是為了解決電力電量平衡問題，目前也成為業(yè)內(nèi)強配。除了電力電量問題之外，《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》里面也對新能源場站轉(zhuǎn)動慣量或者短路比提出了明確要求，明確提出新能源場站要提供必要的慣量和短路容量的支撐。我們目前強配的這些儲能，隨著技術(shù)管理的日益完善，后期很有可能對它的構(gòu)網(wǎng)特性提出一定的要求。
 

總結(jié)一下。新能源高占比的電力系統(tǒng)需要提升新能源對電網(wǎng)的支撐水平，首先當(dāng)然是電網(wǎng)的電力電量平衡問題，主要借助于儲能；其次要提升新能源場站對于電網(wǎng)的同步支撐能力，構(gòu)網(wǎng)型儲能在當(dāng)中肯定會發(fā)生一個非常重要的作用。
 

第二個詳細講一下，大家可能會問構(gòu)網(wǎng)型儲能技術(shù)上如何實現(xiàn)？構(gòu)網(wǎng)型儲能，在常規(guī)儲能的基礎(chǔ)上，通過增加過流能力、改進控制策略，實現(xiàn)同步電壓支撐。它在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，變壓器、開關(guān)、刀閘等一致，區(qū)別是過載能力提升，包括整個系統(tǒng)的散熱設(shè)計要提升；二是控制策略要改進（構(gòu)網(wǎng)控制），同時保護配置也是不同的。
 

構(gòu)網(wǎng)(Grid-Forming,GFM)，控制技術(shù)從實現(xiàn)原理上看，最簡單的表述就是，我們是通過變流器，經(jīng)過阻抗向系統(tǒng)并網(wǎng)點提供一個具有一定維持能力的電壓源。它和傳統(tǒng)的儲能比的話，它的優(yōu)點是什么？可以實現(xiàn)等效慣量和系統(tǒng)強度的支撐，同時強弱電網(wǎng)可以自適應(yīng)，也可以孤網(wǎng)運行，可以在無源網(wǎng)絡(luò)運行，如黑啟動。2018年南瑞繼保在西北新疆地區(qū)實現(xiàn)了32臺變流器電壓源的黑啟動，已經(jīng)穩(wěn)定運行到現(xiàn)在有4、5年了，完全是孤網(wǎng)，整個效果目前看是非常穩(wěn)定的。
 

構(gòu)網(wǎng)型的控制基礎(chǔ)與常規(guī)的同步機組類似，可以在擾動前、中、后各個階段，構(gòu)建起電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行必須的電勢，起到真正“支撐性”作用。
 

當(dāng)前構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)路線有很多，以虛擬同步技術(shù)為基礎(chǔ)的路線占主導(dǎo)地位，其它同步機+現(xiàn)有變流技術(shù)的混合路線。
 

構(gòu)網(wǎng)控制它的功能是在內(nèi)電勢多時間尺度上進行控制，包括瞬時的響應(yīng)、暫態(tài)的響應(yīng)，以及穩(wěn)態(tài)的響應(yīng)。
 

同時，在直流發(fā)生換相失敗的時候，導(dǎo)致交流系統(tǒng)出現(xiàn)暫態(tài)過電壓，針對常規(guī)的動態(tài)無功補償響應(yīng)滯后存在反調(diào)等問題，構(gòu)網(wǎng)儲能能夠快速平抑電壓的變化。
 

在電網(wǎng)出現(xiàn)功率缺額的時候，構(gòu)網(wǎng)型儲能可以發(fā)揮電壓源的作用，可以瞬時自然分擔(dān)電網(wǎng)不平衡功率，減少電網(wǎng)頻率變化速度。
 

南瑞繼保針對構(gòu)網(wǎng)型儲能也做了很多研究，也有各種技術(shù)載體。其中包括集中式儲能、液冷儲能一體柜低壓儲能、高壓直掛儲能、光儲一體裝置、柔直系統(tǒng)。
 

集中式儲能，由集中式的PCS加上電池的直流系統(tǒng)。我們發(fā)展了從電池底層BMS到最上級控制EMS的完整設(shè)備體系（4S一體化架構(gòu)），全部是南瑞繼保自主研發(fā)的，基于同一個平臺，整個響應(yīng)時間非常快，目前實際可以做到30個毫秒之內(nèi)（閉環(huán)響應(yīng)），這個參數(shù)在業(yè)內(nèi)是有明顯優(yōu)勢的。
 

第二個是戶外型液冷一體柜。
 

如圖所示，整個柜子里面我們是交流輸出的，交流可以輸出可以380V，也可以輸出690V，集成的電池、PCS，以及液冷的冷卻系統(tǒng)，包括儲能變流器也是采用液冷的，整體集成在戶外柜里面。
 

我們尺寸做到1.3m×1.5m×2.45米，能量密度可以做到200千瓦/400千瓦時，能量密度業(yè)內(nèi)領(lǐng)先。
 

它的安全性方面：柜體只有交流接口，直流不出柜，同時我們支持數(shù)千臺交流側(cè)并聯(lián)。百兆瓦級，甚至吉瓦級的都可以用這個柜子拼接起來，現(xiàn)場的模塊化非常容易擴展。同時，單簇精細控制和管理，無電池并聯(lián)，電池容量利用率和壽命得到提升。另外，柜體、模組雙重消防，安全性有非常好的保證。
 

這個產(chǎn)品我非常看好，一是它可以在大型的儲能電站（百兆瓦級以上）也可以用，提升了安全性。

今天主題是“光儲充”，很多的用戶側(cè)，我們在浙江和江蘇都有這種產(chǎn)品在推廣，業(yè)主非常看好。包括充電站我放這個產(chǎn)品，因為能量密度比較高，而且全部液冷之后是免維護的，給客戶帶來的體驗非常好。
 

還有一個是高壓直掛的方案，現(xiàn)在這個方案也比較火，有一定的先進性，在技術(shù)上面難度比較高一點，目前有百兆瓦級的高壓直掛項目會落地。它的優(yōu)點是，電壓等級可以做到35千伏，和主網(wǎng)電氣距離會更近，從構(gòu)網(wǎng)角度，給電網(wǎng)的支撐更好。同時避免了傳統(tǒng)的傳統(tǒng)低壓儲能較為分散的特點，單體可以做到25兆瓦/50兆瓦時，單個體量這么大，這樣協(xié)同性就會更優(yōu)，構(gòu)網(wǎng)特性也會更好。
 

還有光儲一體的構(gòu)網(wǎng)技術(shù)。它的儲能和光伏直流側(cè)進行耦合設(shè)計，在并網(wǎng)側(cè)變流器采用構(gòu)網(wǎng)控制，實現(xiàn)靜止同步發(fā)電機的特性，節(jié)約變壓器、并網(wǎng)變流器，投資會少一點。
 

此外，我們在某個柔直現(xiàn)場，利用成熟技術(shù)，實現(xiàn)更高電壓等級直接儲能的同步并網(wǎng)，儲能接入之后，可以完全解耦柔直兩側(cè)控制，這樣應(yīng)用場景會更廣，在柔性直流線路上擴展儲能的場景，當(dāng)然這個目前還處在前期項目階段，沒有完全產(chǎn)業(yè)化。