构网型储能：新能源电力系统的刚需与挑战
在 2024 中国国际新型储能发展峰会（INES2024）上，一场关于“构网型储能电站”的会场吸引了众多参会人士的关注。这不禁让人思考，为何这个相对冷清的展会现场会引发如此热烈的讨论？答案或许就在于构网型储能技术本身所蕴含的巨大潜力和挑战。
一、什么是构网型储能
简单来说，构网型储能是一种面向电力电子设备的控制技术，旨在维持内电势相量恒定或接近恒定。这种技术可以在新能源渗透率高、电网薄弱的地方发挥重要作用，通过输出大功率（10秒内300%额定功率）起到主动支撑电网的作用。构网型储能具备“理想”同步电压源特性，可以发挥传统发电机作用，实现同步运行、瞬时响应有功无功变化、惯量支撑，以及调频调压等功能，还具备优于传统发电机的特点，包括：
- 系统支撑能力更强
- 系统稳定能力更强
- 系统调节速度更快
- 系统黑启动更快
二、面临的挑战
尽管构网型储能具有诸多优势，但其发展仍面临一定的挑战：
（一）标准规范缺失
当前，业内并未对“构网型储能”有统一的定义，且尚缺乏相应的统一标准和规范。
（二）技术难题待解
在器件性能、机组稳定性、场站规模化应用等方面尚存难题。这些问题需要进一步研究暂态过程中如何兼顾保护适应性和满足电网不同类型稳定性需求的控制策略。
（三）成本问题
在现有条件下，储能电池成本逐渐降低，但 PCS（储能变流器）成本却越来越高，如何降低成本是未来面临的重要问题。
三、应用场景
构网型储能技术具有广泛的应用场景，主要包括以下几个方面：
（一）新能源发电基地
在新能源发电比例高、电网稳定性要求严格的地区（如新疆、西藏等），构网型储能技术可以显著提升电力系统的惯量支撑和频率电压稳定能力。这些地区的风电、光伏等新能源发电出力具有波动性和间歇性，对电网的稳定性带来挑战。构网型储能技术通过模拟同步发电机组的特性，为电网提供稳定的电压和频率支撑，确保新能源发电的稳定并网和高效利用。
（二）电网调峰调频
随着智能电网的发展，电网对调峰调频能力的需求日益增加。构网型储能技术能够快速响应电网负荷变化，提供有功无功调节和频率支撑，为电网的安全稳定运行提供有力保障。在电网负荷高峰时段，构网型储能可以释放储存的电能，缓解电网供电压力；在负荷低谷时段，则可以吸收多余的电能进行储存，提高能源利用效率。
（三）微电网与离网系统
在配电网、工商业园区微网、海岛等离网系统中，构网型储能技术可以作为系统稳定剂，提供可靠的电力供应和应急备用电源。这些系统通常远离大电网，电力供应稳定性较差。构网型储能技术通过模拟同步发电机组的特性，为系统提供稳定的电压和频率支撑，确保重要负荷的不间断供电。同时，在电网故障或停电时，构网型储能还可以提供黑启动功能，快速恢复系统供电。
（四）储能电站与综合能源系统
构网型储能技术还可以与风电、光伏等可再生能源相结合，构建储能电站和综合能源系统。通过优化储能电站的充放电策略，可以提高可再生能源的利用率，降低系统运行成本。同时，构网型储能技术还可以为综合能源系统提供稳定的电压和频率支撑，确保系统的安全稳定运行。
四、具体案例
（一）全球首个海上构网型储能电站
阳光电源联手中国海油在广西北海涠洲岛成功打造，该项目也是国内首次实际运用储能黑启动功能，可以在电网失电情况下重启燃气发电机、快速恢复供电。
（二）全球最大光伏项目
阳光电源参与打造的沙特 NEOM 项目中，光伏装机 2GW、配套储能 600MWh，基于光伏构网与储能构网技术的协同管理，实现在配储较少的场景下稳定电网电压。
（三）湖北宝林构网型风光一体化项目
利用 PV-VSG 技术实现对电网电压的直接支撑，实现自主电压调节、惯量响应、阻尼控制等功能，助力实现 35kV 和 110kV 光伏独立构网。
五、总结
综上所述，构网型储能技术在新能源发电基地、电网调峰调频、微电网与离网系统、储能电站与综合能源系统等多个领域都具有广泛的应用前景。随着技术的不断发展和成熟，构网型储能技术将在未来能源体系中发挥更加重要的作用。
值得一提的是，国内尚无构网型储能过载能力的明确规范要求。新疆自治区《关于组织上报 2023 年独立新型储建设方案的通知》要求，构网型储能具备 300% 额定电流 10 秒短时过载能力。现阶段，一般通过超配 PCS 数量达到过载要求。例如，某 50MW/100MWh 构网型储能项目，PCS 单机过载能力为 1.25 倍，配置数量为跟网型的 2.4 倍，实现三倍过载能力。这对于降低储能系统的成本具有重要意义。
总之，构网型储能作为一种新型电力系统刚需技术，具有巨大的发展潜力和市场空间。然而，在其发展过程中仍面临诸多挑战，如缺乏统一标准和规范、器件性能和机组稳定性等问题。因此，我们需要加强技术研发、降低成本、优化调度策略等方面的工作，以推动构网型储能技术的健康发展。同时，政府和企业也应加大对构网型储能的支持力度，为其创造良好的发展环境，助力我国新能源电力系统的升级和转型。
