2024多元储能构网技术在新型电力系统中的应用报告

目录 1.背景与挑战 3.构网型储能技术4.多元储能构网优势2.混合储能技术5.应用场景及案例 双碳目标下，构建以新能源为主体的新型电力系统 新型电力系统面临的挑战 大规模新能源接入造成不确定性的缺电、弃电并存；电力系统调频/调峰/备用容量不足、缺乏转动惯量和阻尼，调节能力和抗扰动能力持续下降，甚至出现宽频振荡等新型稳定问题。 目录 1.背景与挑战 2.混合储能技术 3.构网型储能技术 4.多元储能构网优势 多类型储能技术发展现状 不同类型储能的技术水平、性能优势、发展趋势、应用前景各不相同。 单一储能难以满足新型电力系统的全方位需求 当前，新型电力系统对储能功率、时长、响应时间等需求呈现多样化。任何单一储能技术都无法兼顾功率密度、能量密度、响应速度、效率、寿命及成本等需求，难以满足新型电力系统的要求，储能技术呈现多种类型协同发展的格局。 功率型储能技术优势 超级电容适用于高功率短时充放电场景，具备响应速度快、倍率高、循环寿命高等优势： •高功率密度，支持大倍率充放电需求•高响应速度，到达额定功率时间为毫秒级 •-40~65℃宽幅工作温度区间，低温性能良好•储能原理基本无热失控风险 •循环寿命远高于传统锂电池，约20万次~100万次•日历使用寿命约12~15年 •双电层电容充放电效率达到98% •混合电容充放电效率达到95% •超级电容与锂电池互补，组合的混合储能具有高功率密度、高能量密度、长寿命等特点。 “强强联合”：混合储能系统具备广阔发展前景 混合储能系统采用两种及以上具有不同性能优势的储能技术结合，以提高储能系统整体性能及经济性，从而满足新型电力系统的多场景细分化需求。 •两种及以上性能互补的技术结合的混合储能，具有更好的技术经济性能。 混合储能系统解决方案 混合储能运行控制系统是实现能量管理和功率管理的高效系统，采用混合储能EMS-协调控制器-PCS三层架构，对不同运行工况进行实时监测、协调控制及优化分析。 工况适应性更强电池寿命更长更安全调频性能和收益更高 混合储能系统关键技术 混合储能优化配置技术 建立含不同储能类型的生命周期经济性模型，针对不同的应用场景组合，以经济性效益最优为目标，结合历史数据，生成混合储能功率/容量/类型等优化配置方案。 优化配置方案 •混合储能功率/容量配置方案 •收益分析 •运行寿命评估 双源叠控构网技术 基于虚拟同步机（VSG）的双源叠控构网技术，同时进行电压源和电流源控制运算，实现强弱电网支撑能力的互补性，并可针对不同需求实现功率精细化分配与管理。 双源叠控构网 •微秒级电压构建技术•自适应无极调节 动态功率分配技术 针对多需求场景的快速功率分配技术，功率型储能优先响应高频短时大功率变化量；同类型储能单元功率最优分配方法可减少不必要的储能调控，提升储能工作效率及运行寿命。 动态功率分配 •混合储能系统实时功率分配•簇级最优功率分配方法 混合储能系统能量管理 目录 1.背景与挑战 2.混合储能技术 3.构网型储能技术 4.多元储能构网优势 5.应用场景及案例 构网型储能技术可有效提升电网稳定性 支撑电网Grid Supporting 跟随电网Grid Following 电网支撑技术在全球范围内推出，变流器能够进行电流控制以支持电力系统稳定运行。 跟踪电网的电压、相位以控制电源系统的能量输出，但需要依赖于稳定的电网，无法应对电网的扰动。 在系统强度弱、惯量低的电网中，变流器采用电压源控制，进行调频、调压，为系统提供虚拟惯量、阻尼、黑启动等构建电网功能。 构网型储能技术概述 构网型储能技术的核心是通过变流器采用与同步发电机类似的功率同步策略，构建起支撑大电网稳定运行的电压源，可以起到快速调频调压、增加惯量和短路容量、抑制宽频振荡等作用。 核心特点 n将变流器控制成电压源而非电流源n通过控制变流器自身而非跟随电网来输出功率 构网型变流器可以在不依赖外界交流系统的情况下，自行构建交流侧输出电压，以便交流电力系统在正常、干扰、紧急情况下均能运行。因此构网型变流器可以孤岛运行，也可以接入极弱电网运行。 构建电网电压 通过模拟同步发电机的本体模型(VSG)，使变流器从运行机制和外特性上具有同步发电机相同的特性，实现对同步发电机调频、调压特性的模拟。 稳定端电压幅值 •并网状态下稳定运行，保证电压幅值、相位不变•离网状态下能独立或者与其他GFM变流器协同运行•支持并离网状态无缝切换•具备快速提供无功支撑能力 调频/惯量控制 在系统发生扰动时，VSG可以实时动态调整控制策略，根据扰动的大小动态调整转动惯量的大小，提高系统等效惯量水平和频率的稳定性。 宽频振荡抑制 构网型变流器振荡失稳的频率由低到高，分为低频振荡、次同步振荡、工频振荡以及高频/谐波振荡四个层面，可针对其共性的小信号稳定性问题，进行振荡抑制，提高电网稳定性。 自适应阻尼 •构网型变流器的阻尼D是其自身控制参数，取值较为灵活 控制策略改进 •针对特征频率，采用虚拟阻抗、有源阻尼等进行阻抗重塑和振荡抑制 增强型连续高低电压穿越 基于快速正负序解耦技术及动态虚拟阻抗技术，构网型变流器可以满足连续高低电压穿越的运行要求，快速抑制过载及过电压，保证电力系统稳定运行。 黑启动 构网型储能具备启动和支持系统崩溃后的重启能力，当微电网出现异常时，构网型储能可以自行完成交流电压的建立，为主发电单元提供励磁，在必要时自行组建电网。 黑启动 •PCS并联协调控制建立励磁•具备自行组建电网能力 目录 3.构网型储能技术2.混合储能技术1.背景与挑战 4.多元储能构网优势 5.应用场景及案例 多元储能构网技术进一步提升电网稳定性 基于构网型变流器的高速控制响应能力，以及功率型储能单元的快速大功率充放电特性，在混合储能系统中应用构网技术可进一步提升电网尤其是微电网的稳定性。 多元储能构网具备更好的短时过载能力 目前，新疆、西藏等省区已经对构网型储能应用提出了要求，其中要求构网型储能需具备300%额定电流短时过载能力，可进一步探索应用多元储能技术满足该要求。 多元储能构网的优势 目录 3.构网型储能技术4.多元储能构网优势2.混合储能技术1.背景与挑战5.应用场景及案例 混合储能应用场景 火储联合调频，实现对调节指令的毫秒级响应，提升调频性能与收益 辅助新能源场站进行一次调频、惯量支撑、平抑功率波动以及能量时移 电网侧调频、调峰，参与辅助服务，缓解线路阻塞，黑启动 构网型储能技术应用价值 提升系统强度和短路容量 提供惯量支撑 为新能源电站提供基于构网型变流器的惯性，确保电力系统在干扰期间坚固而安全。 提升了电网强度和稳定裕度，使得系统具备更高水平的可再生能源发电消纳能力。 支持快速黑启动 抑制宽频振荡 快速安全地进行本地电网分散式黑启动，具有独立组建电网的能力，快速恢复电网，并支持构网型变流器孤岛运行。 通过阻抗重塑和改进控制结构，提升系统稳定性，保证电网可靠运行。 应用案例介绍 应用案例介绍 应用案例介绍 海岛微电网广西涠洲岛 谢谢Thanks