构网型储能系统白皮书

辑。“双碳”目标引领下，可再生能源正在从能源系统的“补充力量”将从2024年的32%升至2030年的43%，风光发电占比翻倍至28%，皮动性，以及电力电子设备“低惯量、弱支撑”的固有特性，正在深刻 电力生产立情况兄预测 1.2.2 电源类型1.2.3 负载类型 1.3电网波动类型1.3.1频率波动 1.3.2电压波动1.3.3 功角扰动1.4 主流构网技术及差异分析1.4.1 小型调相机1.4.2构网型静止上无功补偿器（SVG)1.4.3构网型静止调相机（SSC）1.4.4 构网型储能2.构网型诸能的概既念与挑战2.1构网型诸能的基础出概念：电网的“智能2.1.1 与跟网型储能的比较2.1.2电压源与频率源特性：主动建立2.1.3虚拟惯量与阻尼模拟：为电网注2.1.4强大的过流与短路支撑掌能力：提2.1.5黑启动能力：电网的“生命火种 141515172O24 28 29313132 01 度陡增，系统随时面临低频或高频的悬崖风险。 向着电压的稳定。当X/R比高时，电网如钢筋铁骨，对电压的支撑能力软泥筑堤，电压可能快速塌，甚至引发振荡连锁，危及系统安全。 流能力，自发支撑频率与电压，是传统电网稳定运行的基石。跟网型电网中可正常运行，但在弱电网下稳定性显著下降，难以主动支撑系统 发电机行为主动提供虚拟惯量，支撑功角稳定，尤其适用于弱电网、键支撑力量。 分别反映系统不同方面的稳定性。 惯贯量充足，频率波动平缓，调频裕度大。但在新能源高占比时代，系统 时间 Time(s)将导致系统失步。同步机自然提供共功角稳定，但新能源系 04 性的、“免费”的稳定服务（惯性、电压支撑、短路能力）正在消失，形机实现，而必须依靠新的技术，通过改造新能源使其具备主动支撑能1-4主流构网技术及差异分为解决弱电网问题，目前行业常见的构网支撑方式主要包括小型调相 1.4.1小型调相机 功支撑掌及功角同步能力，扰动舜间无需控空制即可立即参与支撑掌，效果目灰复。作为历经百年验证的成熟技术，其系统行为可领期性强。但其月节，响应速度受机戒限制，不具备灵活部暑能力，难以适应分布式场 功电流实现电压支撑。其优势在于响应速度快、结构紧凑、成本低于无法减缓频率变化率；短路电流能力有限，在严严重障时支撑掌能力不 SSC通过控制算法模拟同步机特性，可以主动建立电压、提供虚拟惯量 O 考，就像在复杂、动态且可能不稳定的电网环境中设置个“智能锚一火种”启动整个系统。 mpPP 稳态电压，无论外部波动如何，它都通过精密无功功率控制稳定并支有功功率控空制，设定并维持个稳定的系统频率，并自动弓导周围分定的振动信号，让整张网在风雨中依然能保持稳定的组织结构。构网 08 电网频率有功反馈 在弱电网场景中，短路容量不足是保呆护装置失灵、系统频繁崩溃的重电网。不同于传统电力电子设备的过流保护逻辑，构网型储能可在有阝 支撑的任务。如同大昆虫试图挣脱蛛网时，蜘蛛能舜间拉紧经线，爆发正常数倍的拉Guzhangchuanyue_yctp'(,3) 并恢复电网。构网型储能在完全失电的情况下，完全不依赖外部电源，关键设施，防止舜时冲击和再次崩溃。迅速建立 的新网，以此为基础不断扩展，直到恢复整个系统。 在频率响应体系中，虚拟惯量支撑掌、一一次调频与二次调频三大核心功耦合与潜在冲突。毫秒级虚拟惯量支撑是通过快速注入/吸收有功功 下垂控制产生叠加效应，导致频率超调。同时，百毫秒级一次调频依剌节奏不匹配，易引发频率振荡或调节带后。传统方案难以兼顾不同扰何让三个时间尺度的控制在动态过程中平滑过渡度，是构网型诸能频率毫秒级虚拟惯量支撑 核心技术瓶颈 3.1构网根基：储能电池舱储能电池舱作为储能系统的核心储能单元，既是保障能量持续供给的 “天合芯”：长寿命高一致性电芯以材料创新与品控升级为 材并搭配长寿命技术，从化学原理层面降低循盾环过程中的锂损耗率时，依托全自动化生产工厂实现电芯极片涂布、卷绕、封装等关键工内阻等核心参数进行100%检测，确保同批次电芯高度一致性，为系天合储能587Ah大电芯 容量、能量密度及RTE三大核心性能指标全面突破容量314Ah587Ah能量密度提升设计391Wh/L417Wh/L6.6%+1 天食芯 用提供坚实的物理保障。 16 在EMS状态感知方面，ElecOS基于全维度实时采集的数据，不型，同步动态调整电站运行模式。实时采集电网侧频率、电压、功率等 在控制架构层面，天合PCS摒弃了传统依赖锁相环的控制方式，迟模式切换，实现无缝过渡。同时PCS直接依据功率平衡方程构建内变问题。当电网发生土6O的剧烈相角跳变时，PCS能瞬舜时输出有功电济确保并网期间的精准同期。 相角跳变控制框图Phasedetection 79.94 PMrefLoopControl 勺分层解耦解决方案。，实现了惯量的动态自适应。可提供刚性支撑，当检测到频率急剧变 大转子般的惯性，死死“拽住”频率。同时，也具备“柔”性恢复能力，速平抑功率振荡，缩短调节时间。天合自适应算法将有功响应时间缩 算法既保证了对频率变化期间响应的快速性，同时也兼顾了率恢复 有功功率(p.u.) 50 21 顶就会持续累积，推动Pref变化，直到偏差归零。 调压的多尺度协同题，天合提出了物理模型区勋、分层解耦的电压 时，PCS毫秒级切换控制策略，由电压源模式转为动态电流注入模式，出高达额定值数倍的无功电流。这一“极速刚性支撑”机制确保在故障 极速动态无功电流响应 1 机制斌予系统“自主均分”能力，无需通信互联，多台PCS即可根据自功环流问题，为多机并联场景下的稳定运行奠定基础出。变量说明 K：无功下垂系数。物理意义等同于励磁系统的调差系数，决定了 稳态Q-U下垂控制特性 优化算法计算得出）。 Uo，该项就会持续累积，推动Qref变化，直到偏差归零。 针对黑启动与并网同步的全过程技术挑战，天合依托“EMS+PCS一技术体系。 巨MS方面，作为黑启动的全局指挥中枢，承担着策略优化、指令下续优化控制模型与参数，同时结合PCS特性，优化通信与控制策略，术，采用高速组播通信方案，可实现PCS同步指令接收时延<1mS，有 载、边充电”。全局指挥中枢Elecos模型优化高速通信协同高速组播通信 性，在并联瞬间自动锁定相位与幅值。无需依赖复杂PCS控制输出电压从OV开的顶层通讯调度，集群内部发抑制环流即插的励磁涌流，构建出稳定的初始电压基准持续 工况下稳定运行。军决了励磁涌流抑制、多机同步建压、负荷冲击平抑、并网零冲击切换度控制，确保黑启动一次成功、并网零冲击过渡。 戈验证能力 进的储能集成中心，以专业集成优化系统协同，实现全生命周期管控，心建设的基础上，我们进步组建了系统研究院，重点聚焦构网型系 先进储能集成中心20MVA微网实证平台全气候性能验证3S深度融合技术先进本地控制技术半实物仿真技术 稳定分析、高低电压穿越校验，并构建电网全数字仿真平台，支持稳态试，涵盖构网应用场景验证及算法迭代开发。实证测试中心在满足构网型PCS产品与构网储能系统整体验证需求景，为客户提供覆盖全场景的构网型系统解决方案 系统研究院一全场景构网平台测试设备1000+ ，将并网风险前置，缩短交付周期。 南澳州规模最大的独立储诸能项目，采用全构网模型，于2024年Q4已成于2025年12月已完成R1设计冻结。本地化专业服务团队主导R1模型木 南澳最大构网型项自PGT25OMPGT南澳州规模最大的独立储能项目，采用全构网模型 本地化专业服务团队主导R1模型构建与验证，主动识别影响R1模型准确性的 解决方案，顺利通过AEMO技术合规性审核主导按期完成所有BESS（直流舱/PCS/PPC相关的技术问答 精通AEMO对新发电和储能项目接入电网的R1流程，能高效提交技术设计和建方GSMT、BOPGGC和供应商三方的收资工作 31 利联合开发构网型储能项目。该项目紧随AtlasRenewableEnergy近旨在为智利矿业提供清洁能源，同时增强智利国家电网的韧性。 页率稳定性恶化等问题日益突出，传统跟网型（Grid-Following）储能难ewable Energy在智利联合开发的储能项目，采用先进的构网型（Grid撑条件下自主建立电压与频率，实现黑启动、虚拟惯量支撑、阻尼振 「维持运行参数稳定，有效避免故障蔓延，为智利的国家电网提供可靠as250M/1000Mh储能的频率支撑、虚拟惯量和短路容量补偿需求极为迫切BMSPCS Ua3.40 33kv母 展望未来，构网型技术正从“可选附件”走向“标准配置”。能源系统的刚性需求。天合将持续深化自适应控制算法的选的系统价值，做能源转型长跑中坚定的支撑力量。