构网型储能(Grid-Forming Energy Storage)

构网型储能是一种能够独立构建并维持电网稳定运行的技术,其核心在于模拟传统同步发电机的特性,为电力系统提供主动支撑能力。以下从技术特点、应用场景、与跟网型储能的区别、挑战及未来趋势等方面进行详细分析:


一、技术特点

  1. 电压源特性
    构网型储能通过控制算法使储能变流器(PCS)呈现类似同步发电机的电压源特性,能够主动维持内电势相量恒定,提供稳定的电压和频率支撑,而无需依赖外部电网的同步信号。

  2. 快速响应与动态调节
    可在10秒内输出300%的额定功率,瞬时响应有功和无功需求变化,支持电网的惯量响应、调频调压及阻尼控制,显著提升系统稳定性。

  3. 黑启动能力
    在电网完全失电的情况下,构网型储能可独立启动并恢复供电,例如广西北海涠洲岛的海上储能电站已成功实现黑启动功能。

  4. 高适应性
    适用于弱电网(如新能源高渗透区域)和离网场景,通过模拟同步机组的运行特性,解决传统跟网型设备在弱电网中易出现的无功反调、电压失稳等问题。


二、与跟网型储能的区别

对比维度 构网型储能 跟网型储能(Grid-Following)
运行模式 独立构建电网,主动提供电压/频率支撑 依赖电网同步信号,被动跟随电网状态运行
应用场景 孤岛系统、弱电网、新能源基地 强电网环境,常规并网场景
动态响应 快速调节有功无功,具备惯量支撑能力 响应速度受限,无法提供惯量支撑
成本与配置 需超配PCS(如实现3倍过载需配置2.4倍设备) 设备配置要求较低
技术复杂度 控制算法复杂,需兼顾保护与稳定性 控制相对简单

三、核心应用场景

  1. 新能源发电基地
    在新疆、西藏等高比例新能源地区,构网型储能可缓解风电、光伏的波动性对电网的冲击,提供惯量支撑和频率稳定。

  2. 电网调峰调频
    快速响应负荷变化,在高峰时段释放储能,低谷时段吸收电能,提高能源利用效率。

  3. 微电网与离网系统
    在工商业园区、海岛等场景中,构网型储能可作为主电源,保障供电可靠性。例如沙特NEOM项目通过光伏与储能的协同管理实现电网稳定。

  4. 综合能源系统
    结合风、光等可再生能源构建储能电站,优化充放电策略,降低运行成本并提升系统灵活性。


四、挑战与未来趋势

  1. 技术挑战

    • 标准缺失:目前缺乏统一的定义和技术规范,影响规模化应用。
    • 稳定性问题:在暂态过程中需平衡保护机制与电网稳定性需求。
    • 成本压力:虽然电池成本下降,但PCS成本上升,需通过超配设备满足过载要求(如新疆要求300%额定电流10秒过载能力)。
  2. 发展方向

    • 技术融合:与柔性直流输电(如新能源基地经柔直送出)结合,提升弱电网适应性。
    • 政策支持:多地已出台储能建设方案,推动构网型技术成为新能源电力系统的刚需。
    • 市场潜力:预计2025年后将迎来爆发式增长,尤其在“沙戈荒”大基地和海上风电场景中

参考

  • [1]构网型储能:新能源电力系统的刚需与挑战
  • [2]四方股份:提出构网型储能和构网型SVG解决方案,处于国际领先水平

正文完
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