构网型逆变器在提供惯性中的作用

执行摘费可再生能恶的接入正在改变测大利亚电力最规的稳定性与可量性的格局。构网型 技术正在变萃我们接入可再生能源的方式，提供了一种清洁且灵活的替代传统旋转机械的方案，有效皮对电网稳定性的捷战， 本自皮书提供了证据，表明构网型电池技术能够在国家电力市场（NEM）中可靠地提供惯性响应。文中同时信导对先进逆品技术采用基于性能的技术评估方法，而非要求复制传规同步机的物理特性，并提出促进达技术在国家电力市场融入的政策和监管建议。 目录 02执行摘要04关于特斯拉07背景14仿真建模23现场数据27常见误区31政策建议 我们的使命是加速全球向可持续能源的转型 市场细分及应用 特斯拉在澳天利亚包有4.5GW+/12GWh+的构网型电池项目储备 图1：特斯拉电池在决大利亚的韶署 特斯拉构网型项目： 1.電思斯代尔电力储备（Neoen）：150MW/194MWh|南澳大利亚鲁妇斯镇2.维多利亚大电池（HMC资本）：300兆瓦/450兆瓦时|维多利亚州吉朗3.沃尔格罗夫电网电池（Lumea）：50兆瓦/75兆互时新南减尔士州沃尔格罗夫4.里弗里纳罐能系统（Edity）：150兆瓦/300兆瓦时|新南威尔士州达灵额点5，格林班克（CS能源）：200兆瓦/400兆瓦时昆士兰州格林班克6.西部下游第一及第二阶段（Ne0en）：2x270兆瓦/540兆百时昆士兰州西部下游7.至尔本可再生萌源中心（Equis）：600兆互/1600兆百时维多利亚州至尔本8.斯旺旺克（Cleanco）：250兆瓦/500兆瓦时昆士兰州斯旺班克9.美拉纳BESS（Akaysha）：415兆瓦/1660兆瓦时新南威尔士州惠灵额10.Koorangie能源储存系统（Edify）：185兆耳/370兆瓦时|SandhillLake，VIC11.Tarong BESS(Stanwell)：300%6瓦/6009兆瓦时|Tarong，QLD12.StanwellBESS（Stamwell)：300瓦/1200兆瓦时Stanwell发电站，QLD13.Limondale BESS(RWE):50兆瓦/400兆瓦时|8/小时Balranald,NSW14. Brendale BESS (Akaysha): 205兆/410%E时|Brendale, QLD15.ElaineBESS(Akaysha)：311兆互/1244兆互时|Elaine，VIC16.Williamsdale（Eku）：250非瓦/500兆互时Williamsdale，ACT17.Calala(Equis)：300兆瓦/600兆瓦时Tamworth，N5W 运行中调试中已批准5.3.4A（公开） 背景 全国电力市场（NEM）中惯性的作用及惯性供应商的演进 惯性在稳定电网和调控频率中发挥至关重要的作用 在NEM中，系统频率必须维持在50HZ，以确保电力供皮的输定与可露，即使是微小的信差也可能影响系统的稳定性。当发生重大扰动，例如发电机的变然失效时，频率可能迅速下降，存在引发级联故降和停电的风险。为防止作为最后手段启动的频率低基荷切除（UFLS），电网短率必须保持在负基切除调值以上。这需要大量快速注入有功功率以温制频率下降。模性提供案自连接资产的即时能量响应，可在系统频率变化后5毫秒内作出反应。相比之下，初级频率响应（PFR）通过受控地调整辅出，进一步帮助维持50Hz的口标率。这业响应共同对维护系统安全性至关重费。 惯性的提供已由 从同步发电机到逆变器 基于逆变器的模性新来源： 非发电恒性来源： 模性的历史来源 传统上，电力系统中的模性由大型同步发电机提供， 速着传换性来源的减少，构网空电池在维持电力系统荐定性方面发挥着日茎重要的作用，这些先进的基于逆变签的由同步发电机提供。构网型选行的一个关键特点是疏够提资源能多建立升调节电网电压和费率，这一功能过去供合成智性，即通过对频审变化的响应遇速注入有助功率。 随着阅步发电机整可再生能源精代，电网脂营开作系统同步装置（synicons），模摄传编发电机的模转质始系用其他设备以特助稳定频率，同步电抗要，也移量和班场，爱供物理懂性以抵抗频率案变。最然它们不具备发电功能，但提供益于硬件的能决方案，以支持我动期问的电网稳定 这些发电机通过其美转质量存动能。 在扰动发生时，健存的能业几学期间样放，减领模车下降速率（领率变化率ROCOF），并为一次频事确(PFR）及其拍提率控制辅胎限务（FCAS）争取单电时间。随着国家电力市场(NEMO向可再生能源英型，在线的同步发电机致量减少，导效系统遇有懂性降任，增加了势事快速安化进质引发不费定的风险， 这种快速确应有助于限刷就动后的塑率最低点，增强低惯性条件下的系统稳定性，特带拍的考网型电泊能通过模拟慢性确应，提供可控的最时有功功率，以用制同步发电机数量减少的电力系统中的频车最低点。2 构网型逆变器正获得全球电网运营商的广泛认可 构网型电泡因其独特能力稳定弱电网、加速可再生能源整合以及防止级联敬障根全球电网运营商广泛果纳并高度评价。 澳大利亚源市场运管商 基于逆变挂的肝型铝能资要特控更求提供先进的构网支持·基于递变器的缩能资温日前已商业化，可温供先的构网支特…ERCOT的初步评估已难认系统稳定性性能的提升以及对一版销电约表的空处， “行业研究表明，只整斯决动态稳定性约束，即使湿变墨资源的明时潜透率摄高，系统格定性做然可实现，虽然大现模系掌亲了额外慎战，但由100%逆变图资源供电的社区微电网，包抵构网型销能，已在实际运行中证明了构网量技术作为解决方案的可行性。* “需恩斯代尔电力能备构网型电注提供的惯性响应与同步机程供的典至损性购应相当。在频车事件期同，构网型电池如同步机一样购空频率变化率，“ 源：（澳大和王构网生电池视况O，ESIG，202348月29B 采源：MISO物网量电治确能能力、性能及伤真测试需求控累》，MIS0，2024年6月 来源：“先进构网支持逆变要键图系统评售与果用讨论，ERCOT，2024年T月12日 NESOK 夏威夷电力 这定首次电注技主要公用事业用于平售电网：招供快速频率响皮、合宽慢性确应及黑启动。选项目（指Kapolel能要能存项日》是来康的用信片—电池根快持在大陆规模化理供这誉服务。 “道过我们的试验，构网型电池已证明能够在运快于同步成的时对同尺度内提供馈性，为更具期性且以可再生能源为主导的能源系统辑平了道路。 构网型送安器是安全适行任模性系航的关健非动力…一电治提供合成模性的能力确保序使同步机械发电减少，其们仍能维持频车稳定， 来源："实现安全可持续电力系摊(DS3项目），"EirGrld集团，2022年年度报告 家源：“系洗稳定性：$网型接求的作用”，国家电网ESO网络讨会记录，2022年6月 ，能源来酒与分配，2024年1月17日 在澳大利亚，AAEMO将构网型逆变器认定为支持国家电力市场(NEM)转型的关键技术。 惯性在（国家电力规则(NER)中定义为“由发电单元、双内单元、网络元件或其他设备通过惯性响应对电力系统抗拒规率变化能力的贡献”。3 经过广泛的研究与示范试验，澳大利亚能源市场运营商（AEMO）特构网型电池认定为在大利亚向以可再生能源为主导的能源系统转型过程中维持电网稳定性的关键技术。构网型电油因其能够提供慢性、系统强度和快速频率响应而备受重视。 2022年，AEM0确认霍恩斯代尔电力销备（150兆瓦/194兆瓦时）在2020年完成构网型升级后，能够股供约2000兆互移的模性，这验证了构网型电池作为国家电力市场（NEM）内机减慢性的可行督代方案。 AEMO将构网型电油视为战陷性投资，以保障电力系统稳定，尤其是在煤电退役（(2030年前退役14GW）及可再生能源在NEM部分区域（如南澳大利亚）实现100%即时渗透的肾景下。 多份AEMO报告中将构网型电池称为“销”，为溃大利亚能源转型提供了一条可扩展且具成本效益的路径。 图3：AEM0，《国家电力市场中先进构网型逆变器的成用》，2021年8月 构网型电池技术成熟且具备商业化应用水平 根据渍大利亚可再生能源局（ARENA）关于可再生能源领域技术准备等级的指南，商业化准备指数通盖技术或应用已实现高业部著并成为可融资资产类别的阶段。 技术成熟度等级（TRL）9 要求：通过成功运行验证的实际系缆，已与操作硬件/款件系统完全集成。 溃大利亚国家电力市场（NEM）已有多个成功运营的构网型资产，Homsdale在完成惯性试验后分享了宝费的知识成果，7 商业成熟指数(CRI)5-6 要求：监管、规划及许可挑战已按明确并正在审查中，但部分问题仍未解决，且随着渗透率增加变得愈发关键。多个数据集可供查询，通盖各类运行环境下的商业项目。 市场机构已在通过接入流程和国家电力规则（NER）整合构网型技术方面取得显著进展，包括澳大利亚能源市场运营商（AEMO）对合成惯性方法论及构网型逆变器自隐规范的审查。9 特斯控的构网型电池按澳大利亚领先银行和开发商，以及亚洲、欧洲、美国和英国的主要金融机构视为可靠资产。 可再生能源行业商业成熟度指数ARENA 指南 构网型电池的可靠性优势 构网型电池提供比依赖机稳部件且因轻微故障需维护时可能完全失效的同步电抗器更为可靠且具有韧性的合成惯性来源。！电泡的模扶化架构允许即使部分单元失效，也能持续运行，确保惯性供应不中所。特斯拉电泡还具备运程诊断功能，可减少停机时间和维护成本。 随着NEM向更高比例的可变可再生能源转型，电池的灵活性、可扩层性和快速响应使其成为更适合电网稳定性的解决方案，电的平均可用率超过99%。10 AEMO在报告（图5）中指出：“随着越来越多的同步电抗器（SC）在NEM范围内安装以满足系统强度需求，同步电抗器的误跳可能带来日益增如的风险，多次跳闻的根本原因包括可编程辑控制器（PLC）中的逻辑错误、定子差动保护及据动保护的误动作，以及部分跳闸的根本原因尚未确定。 更广泛而言，由于设备过时及供应商维护支持有限，同步电抗器的资产寿命可能短于预期，且需定期进行重大用新以维持其功能，这影响了其在寿命后期达到年度可用性目标的能力。11 仿真建模 基于逆变器与同步电源的惯性响应对比 通过适当调校，构网型电池能够为系统同步设备提供更高的惯性响应 基于仿真的分析显示，在站点适当配置的情况下，构网型电泡能够提供与同等规模同步电抗器相当基至更高的惯性响应， 根据特斯控经验，澳大利亚项目常被AEMO或网络服务供应商（NSP）要求降低惯性设定，以满足特定设备行为预期。 这益预期源于AEMO和NSP对国家电力规则（NER）条款的解读，如有功功率恢复时间及在高频率变化率（RoCoF）事件中以清晰响应方式穿越的能力。评估标准构网型电池的标准最初是围绕跟网型技术别定的，这类技术通常需要极低的惯性设置以产生规定的行为。 图6展示了在频率事件中，频率变化率（RoCoF）为0.5Hz/s时的惯性响应对比。其中包括一个采用低惯性设置的典型澳大利亚场站（橙线）、一个系统同步机（黑线），以及一个果用特斯拉推荐构网型设置的场站（红线）。结果凸显了适当调节对性能的显著提升。 实验设计：比较三种PSCAD模型的构网型响应 特斯拉计对溃大利亚国家电力市场（NEM）内的特定站点进行了仿真建模，以评估在适当性设置下的构网型性能。 在发电机变更应用过程中（从跟网型切换至构网型），由于GPS协商架的特定要求存在一定限制。 为测试不同的调校结果，特斯拉在PSCAD中创建了三组政据集。电池模型在P=0MW条件下进行了测试，以实现与系统同步模型的等效比较。 测试果用单机无限母线（SMIB）模型，电网波建模为阻抗后方的电压源（短路比=13，电抗与电阻比=3)。 实验设计：比较不同频率变化率条件下的构网型响应表现 根据2023年可靠性小组频率运行标准（FOS）中规定的频率变化率（RoCoF）围，比较了三组PSCAD数据集： 0.1Hz/s