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构网型储能示范样本:揭秘中国海拔最高储能电站是如何运营的?
作者: 来源:华夏能源网 发布时间:2024-01-05 15:12:30 阅读次数:2104

如何在高海拔、高严寒的西藏高原建设储能电站,并且能够稳定运行,一度是行业最难攻克的难题。而当众多企业望而却步的时候,由中能建旗下中储科技开发的西藏日喀则岗巴一座10MW/40MWh光储电站储能项目,已完成并网。

华夏能源网获悉,这一储能项目地处“地球第三极”青藏高原,海拔高度约5000米,是国内海拔最高的储能项目。

中国海拔最高电站是如何诞生的?这座电站的示范性意义何在?华夏能源网与中能建储能科技有限公司(以下简称“中储科技”) 研发电气总监蔡诚聊了聊项目背后的落地过程与技术思考。

中国海拔最高电站的诞生这家开发商率先在西藏完成构网型储能项目建设,起初竟是由于当地政策在配储政策上的“限制”。

今年5月,西藏自治区发改委印发《2023年风电、光伏发电等新能源项目开发建设方案》,要求保障性并网光伏项目+储能项目配置储能规模不低于光伏装机容量的20%,储能时长不低于4小时,并按要求加装构网型装置。

7月,西藏自治区发改委进一步下发《关于积极推动西藏电力系统构网型储能项目试点示范应用的通知》,鼓励在阿里地区、那曲市、日喀则市、拉萨市等地区先行先试构网型储能。

华夏能源网注意到,在国内,西藏是最早提出强配构网型储能的地区,而这主要是由当地特殊的电网结构及电源结构决定的。

在历史上,西藏电网长期孤网运行,虽然近年来与西北电网、西南电网的连接大大加强,但部分地区仍属于弱网。另外在西藏地区,发电主要以清洁能源为主。数据显示,目前,西藏地区水电、光伏、风电装机容量已突破500万千瓦,占总装机比例超过90%。

据介绍,该项目为西藏首批保供项目之一,其要求具备调峰、一次调频、自动发电控制(AGC)、自动电压控制(AVC)、旋转备用、以及基于构网型储能技术的黑启动、虚拟惯量响应、短时过载能力支撑、抑制宽频振荡等相关功能。

接下这个示范项目,意味着必须满足政策中的硬性要求。而西藏地区有其独特的地理环境特征。蔡诚告诉华夏能源网,“这里昼夜温差大、太阳辐射强、风力强劲,恶劣的自然环境,对设备的绝缘水平、散热水平提出了严苛的要求。”

政策要求叠加技术需求,西藏日喀则岗巴10MW/40MWh光储电站储能项目采用构网型储能技术也成为了必然。

构网型储能背后的技术实力值得注意的是,西藏项目还实现了另一大突破,是国内目前少有的几个已经落地的构网型储能项目。

以风电、光伏为代表的新能源具有“靠天吃饭”的特性,波动性、间歇性较强,高比例新能源除了带来电力电量平衡问题,也给电力系统得安全稳定带来问题。而构网型储能恰是解决这一问题的最佳方式。

所谓构网型储能,与传统“跟网型储能”相比,是一种更为灵活的储能服务于电力系统的解决方案。

一般来说,传统的跟网型储能无法主动调节自身状态,只能跟随电网的电压、相位来控制其输出,其输出与电网的电压波形保持同步,且必须依赖于电网提供的稳定电压和频率才能将新能源并入电网。

构网型储能项目有一定技术门槛,但稳定性更高。构网型储能技术的核心,是通过储能变流器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支撑、抑制宽频振荡等作用,从而增强电力系统稳定性。

“采用构网型储能技术,储能项目可以在减少新能源弃电、提升新能源利用率的基础上,还可以补上同步发电机退役的缺位,在电力系统扰动期间为电网注入稳定性,平抑电网频率的变化率。”蔡诚表示。

具体到西藏项目上,为保障项目稳定运行,中储科技在现有液冷储能技术基础上,针对高寒环境,研发出能量密度高、增加加热功能的液冷储能系统,保障了储能系统的可靠性和发电性能。

通过这一电站,印证了中储科技在构网型储能上的技术实力。

基于上述要求,中储科技采用构网型储能技术,使得该项目具备VSG(虚拟同步电机)和旋转备用功能,支持以构网电压源模式并网运行,储能稳态时维持电压和频率稳定,暂态时提供对电网的电压支撑,起到电网快速调频调压、增加惯量和短路容量、抑制宽频震荡等作用。储能变流器具备1.1 倍额定电流长期过载、1.2 倍额定电流2min 过载、3 倍额定电流/10S 的短时过载能力。

此外,该项目的储能系统同时具备跟网控制和构网控制两个功能,可根据西藏电网调度要求灵活动态切换。

蔡诚介绍,构网型储能系统不仅能为电网提供稳定的电压源,还可主动平抑电网中各类大小扰动,缓解电力系统的暂态电压、频率等稳定问题,有效提升新能源消纳能力。构网型储能“新能源电站+储能+合适的算法控制”模式建立以后,将具有与火电厂类似的功能。

当然,构网型储能的优势远不止这些,“在电力市场允许情况下,储能项目可以基于构网型技术来提供惯量支持等功能来获取电力辅助服务的收益,提升储能项目的收益率,有助于储能项目的推广以及区域新能源渗透率的提升。”蔡诚说。

规模化发展还需要时间当前,随着国家的能源转型战略全面展开以及新能源装机占比的逐步提高,建立以新能源为主体的新型电力系统已经成为大势所趋。这也为构网型储能提供了广阔的发展空间。

值得一提的是,目前构网型储能技术仍属于前沿技术,仅有少数国家掌握,中国是其中之一。

作为国家特大型能源建设集团中国能建旗下子公司,中储科技的研发重点放在了前沿性、先进性、重要性的科研项目上。

中储科技自2022年4月成立之初,便开始布局各种储能技术路线,其中就包含了构网型储能技术,并在今年取得一系列技术成果。

不过,构网型储能目前在国内尚处于起步阶段,也存在诸多待解的难题。“构网型储能作为电压源,若多台电压源设备并列运行,可能存在环流、抢功率等问题,影响系统的稳定性,该问题是制约构网型储能应用于大电网的技术难点。”蔡诚表示。

正因为如此,包括中国、美国及澳大利亚等国家,大多还处于储能技术研发与示范项目阶段,还没有达到规模化投建的程度。

对此,蔡诚表示:“作为一项前沿技术,构网型储能仍然无据可依,缺乏具体的标准和规范。再有,因构网型储能在软硬件设施中投入加大,投资成本无疑会更高。此外还有对系统控制分析能力的更高要求等。构网型储能的规模化发展尚需时日,还要依靠企业、政府、科研机构等多方主体的共同努力。”

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