第19版:高质量发展

中国能源报 2024年04月15日 星期一

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丰富储能电站类型,提高电网稳定性

宁夏电网首个“多功能充电宝”成功上线

■包兆鑫 田志浩 《 中国能源报 》( 2024年04月15日   第 19 版)

  国能曙光第一100兆瓦/200兆瓦时储能电站内电池仓整齐排列。
  包兆鑫/摄

  4月1日,宁夏首座构网型储能电站——国能曙光第一100兆瓦/200兆瓦时储能电站并网运行成功。
  包兆鑫/摄

  4月8日,国网宁东供电公司员工陈鹏和徐娟主动上门服务,来到国能曙光第一100兆瓦/200兆瓦时储能电站,督导用户按要求及时开展涉网试验,对值班员进行调度纪律培训,督促学习调度规范。4月1日,位于宁夏宁东能源基地的国能曙光第一储能电站并网运行成功,标志着宁夏电网首个构网型储能电站正式“上线”,同时也是目前国内投运规模最大的构网型储能电站。

  构网型储能又被誉为电网的“多功能充电宝”。什么是电网的“充电宝”?什么又是“多功能充电宝”?这一切还要从我国高速发展的新能源发电说起。

  一直以来,我国构建起以火电、水电等同步电源为主导的庞大交流同步电网,有力保障了电网安全稳定运行。而光伏、风电等新能源发电具有间歇性、随机性,会较大影响电网的安全稳定运行。

  宁夏是我国首个新能源综合示范区,风光资源丰富。截至2023年底,宁夏新能源装机超3600万千瓦、占比54.4%。面对日益增长的新能源带来的挑战,国网宁夏电力坚持打造数智化坚强电网,提升源网荷储互动能力,加强新型储能技术研究。目前,宁夏储能电站已并网32座,并网总容量达326万千瓦,最大充电电力287万千瓦,可提升宁夏2024年新能源利用率约3.1个百分点,提供最大顶峰能力284万千瓦,相当于9台30万千瓦火电机组,有效缓解新能源发电“不稳定”的问题。

  但在宁夏已并网的32座储能电站中,有31座都是传统的跟网型储能电站。这类储能对于电网相当于电流源,只能跟随电网的电压、相位来控制其输出。虽然可以提升新能源消纳能力,但必须依赖于电网提供的稳定电压和频率才能稳定运行,无法为电网提供“强度支撑”。

  随着新能源发电占比快速提升,电力系统逐渐呈现“双高”(高比例可再生能源、高比例电力电子设备)特征,电力系统生产结构、运行机理、功能形态等正在发生深刻变化,低惯量、低阻尼、弱电压支撑等问题凸显,电力系统安全稳定运行面临严峻挑战。而构网型储能正是解决这一问题的一种优质方案。所谓构网型储能,与传统跟网型储能相比,它对于电网相当于一个电压源,是一种更为灵活的储能服务于电力系统的解决方案。

  据宁夏电力调度控制中心系统运行处处长摆世彬介绍,构网型储能的电压源支撑特性,使其具备无延时响应支撑效果,可提供电力系统稳定运行的短路容量、转动惯量等核心功能要素。传统大电网中,这些要素的提供者来自于同步旋转机组。在新型电力系统背景下,同步机组装机占比的下降导致电网稳定所需的核心要素被削弱,而构网型储能将先进构网控制算法与更强过流能力的电力电子装备结合,可以从根本上提升系统强度、阻尼特性,充分发挥类似传统同步机组的“顶梁柱”支撑作用,部分性能甚至超越了传统电源,相当于在电网中接入了新型的电力系统“稳定器”。

  除了自主调节功能,构网型储能电站可以“主动”参与电网调节。摆世彬介绍,构网型储能兼具惯量支撑、一次调频、一次调压、快速黑启动等主动支撑功能。更完备的支撑功能、更灵活的涉网参数、更快的响应速度,构网型储能被打造成“多功能巨型充电宝”,它不仅能高效充放电进行灵活的削峰填谷,还能起到电网“主动型调节器”作用。

  为了确保构网型储能电站顺利并网,国网宁夏电力主动牵头,联系相关发电企业、设备制造企业,成立工作组,制定《构网型电化学储能系统接入电力系统技术规范》《构网型储能系统接入电网测试规范》等技术规范,并通过“调控云”储能并网一站式服务模式,持续跟踪储能场站建设进度,精准掌握项目进展情况,及时协调解决并网中存在的问题,规范、有序、高效开展发电企业并网前期服务,全力保障构网型储能项目早并网、早投运。据测算,国能曙光第一储能电站并网后可为宁夏电网释放新能源送出能力超20万千瓦。该项目的投运也是构网型技术在“沙戈荒”新能源基地的首次成功应用,开辟了提升特高压直流送端新能源电压主动支撑能力、改善“双高”系统转动惯量的全新应用场景,有力推动新型电力系统和新型能源体系构建。

  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。不过,构网型储能目前在国内尚处于起步阶段,尚未达到规模化投建的程度,在技术标准、测试规范等方面的工作也有待进一步深入。国网宁夏电力将以首个构网型储能电站并网为契机,继续开展构网型储能建模仿真、并网测试、试验验证等工作,探索多元储能建设布局,推动发展新质生产力。