新型电力系统下的构网型储能需求与配置

新型电力系统下的构网型储能需求与配置 新疆大学陈俊儒2026年5月北京 1团队介绍 FedericoMilano国家高端外国专家IEEEFellowIETFellowIEEE DistinguishLecturer 常喜强国网新疆电力正高科技部主任自治区天山英才 王维庆新疆大学教授国家卓越工程师国务院特贴专家自治区领军人才 CAP工作组 刘牧阳新疆大学教授国家青年人才 李权新疆大学副教授国家青年人才 陈俊儒工作组负责人新疆大学教授国家青年人才 钟伟麟新疆大学副教授国家青年人才 硕士研究生学术型20人专业型34人 博士研究生学术型14人专业型3人 邸强实验师 1个人与平台介绍 入选中组部国家海外高层次人才计划，自治区杰出青年。新疆新型电力系统风光集中消纳运行与控制工程技术研究中心主任，国际电工委员会EC成员。主要研究电力电子化电力系统建模、仿真与稳定性分析。2019年12月取得爱尔兰国立都柏林大学博土学位，2019年德国基尔大学访问学者、2020年奥尔堡大学访问学者，2020年9月引进新疆大学电气工程学院。主持包含国家自然科学基金在内的科研项目10余项发表论文50余篇，共著专著2本，获自治区自然科学二等奖（排名第1） 新疆新型电力系统风光集中消纳运行与控制工程技术研究中心依托自治区双一流”高校新疆大学，由可再生能源发电与并网技术教育部工程研究中心主导，工程师学院和智能科学与技术学院配合，国网新疆电力有限公司与北京清鹏智能科技有限公司联合的新疆维吾尔自治区“新型电力系统"产业工程技术创新基地。中心自前有工程技术研究人员23人。中心下设“新型电力系统规划与运行”“新型电力系统监测与保护”“新型电力系统稳定与控制”以及“新型电力系统人工智能技术”四个学科方向，承担省部级以上科研项目及企业横向项目三十余项。 2新疆新型电力系统概况及面临的挑战 新疆是“一带一路”丝绸之路经济核心区和国家确定的“三基地一通道，近年来清洁能源产业发展迅速，已成为西北新型电力系统建设的“主战场”。 2025年底，疆内建成内供七环网、南疆三环网，外送五通道主网架格局。全疆总装机2.62亿干瓦，其中火电8234、水电1080风电7724、光伏9145万干瓦（新能源1.69亿千瓦，占比64%）建成哈密、昌吉、乌鲁木齐、喀什、巴州、吐鲁番六个干万干瓦级新能源基地：全疆调节性装机2135万干瓦 2新疆新型电力系统概况及面临的挑战 新疆电网是全国最大覆盖区域最广、强弱不均最明显，新能源特征最突出的省级电网，电网主体构成多元，稳定问题突 新能源密集接入电网薄弱区域及直流近区，存在新能源连锁脱网、宽频振荡风险高，系统惯量、频率、电压等稳定支撑能力不足，认知难、控制难、防御难，同时构网型等新技术新装备的应用，对新型电力系统仿真研究与特性认知的精度、广度、深度及人员素质均提出了新的挑战。 3.1多尺度稳定性提升的构网型支撑能力评估及配置方案 构网型支撑性能评估体系 3.1多尺度稳定性提升的构网型支撑能力评估及配置方案 3.2多尺度稳定性提升的构网型支撑能力评估及配置方案 考虑多尺度稳定性影响的构网型储能分层选址思路 第一步：“我们应该把ESS放在哪里？”这个问题是从ESS可以提高电网中薄弱节点的电压稳定性的角度提出的。 第二步：“我们应该在哪里放置GFM-ESS而不是GFL-ESS?"考虑到GFM-ESS的弱电网适应性比GFL-ESS更具竞争力。 第三步：“在多时间尺度下，哪个节点对电网频率和电压的支撑是最优的？考虑到GFM-ESS对电网动态频率和电压支撑的综合影响，指定最优节点放置GFM-ESS。 3.2多尺度稳定性提升的构网型支撑能力评估及配置方案 考虑全局稳定性选址：储能+构网型控制？ GFM-ESS有两个角色：首先它是ESS，其次并网变换器采用GFM控制。基于这一思路，提出了GFM-ESS的分层选址策略，该策略结合变换器多尺度控制特性，综合考虑静态电压稳定性、小信号稳定性和暂态支持能力等因素，从选址层面提升了系统的静态稳定性和动态响应能力。 第一层级：系统静态稳定性需求 3.2计及多时间尺度频率/电压支撑及系统稳定性约束的构网型储能配置方案 计及多时间尺度频率/电压支撑及系统稳定性约束的构网型储能配置框架 本研究聚焦于GFM-ESS系统在多时间尺度下的频率与电压支撑特性，以及高比例新能源接入所引发的电力系统稳定性问题，构建了一个兼顾经济性、技术性与系统稳定性的GFM-ESS配置框架 经济性层面：模型综合考虑了储能系统充放电运行带来的峰谷套利收益、构网型控制下可提供的多种辅助服务补偿收益，以及设备投资与运行成本； 技术层面：主要指GFM-ESS并网过程中必须满足的相关标准（如T/CES243-2023《构网型储能系统并网技术规范》）包含惯量响应、阻尼控制、故障电流注入及无功支撑能力等功能性约束； 稳定性层面：模型同时考虑电力系统新能源或负荷波动小扰动下的频率稳定性与小信号稳定性 3.2计及多时间尺度频率/电压支撑及系统稳定性约束的构网型储能配置方案 计及多时间尺度频率/电压支撑及系统稳定性约束的构网型储能配置模型 结合国家标准要求，刻画GFM-ESS惯量响应、阻尼支撑、一次调频与故障电流注入等关键支撑功能及对应功率备用；研究将安全稳定边界转化为安全稳定规则的解析化方法，构建系统频率/小信号稳定约束，预估系统所需的动态响应能力；考虑建设运行成本与辅助服务收益，提出一个兼顾经济性、技术性与稳定性的GFM-ESS配置模型 1.构网型储能功率支撑备用容量 刻画构网型储能多时间尺度功率支撑特性基于功率支撑约束获取备用容量 2.构建功率支撑约束 a(o)惯量支撑功能约束：AR:(t)-2Herdi阻尼控制功能约束：AP()=DeM4f(0)Af(t)-BPFo2-2. (4f(t)P次调频功能约束：SR (t)=kGrMAf(t)有功备用约束:P,-AP-AP-AP-APFN=P≥0相角跳变约束：X 3.3跟-构网型配置方案 各场景中跟-构网型设备的最优占比 根据不同应用场景、不同工况考虑不同比例跟网型与构网型的混合场站的电压、频率暂态响应特性，根据所建立量化指标体系，计算混合场站中不同占比的构网型与跟网型电网支撑效果评价结果数值指标，以支撑效果最优为目标明确南疆跟网型光伏配构网型储能以及直流近区中跟-构网型混合风电场中构网型与跟网型装备的最优占比。 指标体系综合考虑了跟构网型场站的电压、频率支撑能力特性，指标种类更加全面，评估角度更加多元化，评估结果更加准确。 基于博奔组合赋权法和GRA-VIKOR法确定最优占比模型为明确南疆和直流近区中跟-构网型装备最优占比奠基基础。 3.3跟-构网型配置方案 属于第一条 最优占比满足的条件 条件1:T(R)-T(P)≥1/n-1;T(P)为最佳占比方案的T值，T(P）为次佳占比方案的T值 条件2：最佳占比方案P在群体效用值Q或个体遗感R中排序最为靠前。 基于上述两个条件的最佳占比方案的标准如下： 1.当满足条件1和条件2时，则P为最佳占比方案 2.当满足条件1时，则P和P为最佳占比方案。 3.当满足条件2时，则任何不满足条件1的预选占比方案都是最佳占比方案。 在南疆于田站的跟网型光伏配构网型储能应用场景中，通过对不同工况和场站构型下电压、频率暂态响应特性的分析，计算了不同比例构网型与跟网型装备在电网支撑中的效果。结果表明，在SCR为1.5（极弱电网）时，构网型储能的最优占比范围为30%~45%：在SCR为2.5（弱电网）时，该占比范围为25%~35%：当SCR为4（较强电网）时，最优占比范围为15%~20%：而在SCR为7（强电网）时，构网型储能的最优占比进一步降低至5%。 3.3跟-构网型配置方案 在直流近区-景侠东站、回庄子站、三道岭站的跟-构网型混合风电场应用场景中，项目也对不同比例的构网型与跟网型装备进行了深入分析。结果显示，在SCR为1.5（极弱电网）时，最优构网型装备占比为20%~45%在SCR为2.5时，最优占比为10%~30%：而在SCR为4时，构网型装备的最优占比落至5%~10%：在SCR为7（强电网）时，构网型风机的最优占比稳定至5%~10%。 4总结与展望 构网型技术在疆的应用与实践，可有效提升新能源并网水平，支撑电网运行需求，提高整体新能源渗透率，促进新型电力系统构建，推进“沙戈荒大型新能源基地的建设，助力新疆资源票赋优势充分转化为推动自治区和国家社会经济高速发展的不竭动力。 感谢聆听，敬请指教！ 新疆大学陈俊儒2026年5月北京