许守平-构网型电化学储能在新型电力系统中的作用和并网要求浅析0529.pdf

1、构网型储能在新型电力系统中的作用和并网要求浅析中国电力科学研究院有限公司储能与电工新技术研究所2024.05 2024.05 苏州许守平中国电科院双创示范中心2构网型储能的发展背景1 1构网型储能技术特点与现状2 2构网型储能并网要求浅析3 3C CONTENTSONTENTS目 录新型电力系统的特征3高比例新能源+高比例电力电子设备=“双高”特征高惯量、强阻尼，源随荷动低惯量、弱阻尼、源荷互动 供电主力电源发生较大改变 由传统燃煤机组转向新能源为主体的发电结构；从静态负荷资源转变为动态可调负荷资源；从单向电能供给变为双向电能互济，终端电能替代比例从低到高。从发电机主导向变流器主导演变 新能源

2、的并网、传输和消纳在源网荷端引入了更多电力电子装备，电力系统呈现显著的电力电子化趋势。来源：新型电力系统发展蓝皮书新型电力系统的挑战难以同时实现 矛盾协调，优化折中经济经济安全安全环境环境矛盾三角形可持续发展安全经济环境安全下的经济安全下的环保经济下的环保能源三难指数-世界能源委员会能源安全能源安全环境可持续性环境可持续性社会公平属性社会公平属性经济-安全-环境“矛盾三角形”始终是新型电力系统构建面临的长期挑战。三大挑战：新能源发电出力时空分布极度不均衡且“高装机、低电量”，带来充裕性挑战；新能源发电渗透率超过50%将带来安全性挑战；协调源-网-荷-储资源弥补新能源在充裕性和安全性方面的不足，

3、带来体制机制挑战。新型电力系统的挑战电网安全稳定问题电力电子设备占比不断提高对电力系统的主动支撑能力不足、转动惯量缺失、参与调频调压控制能力弱，在扰动下，电压、频率和功角稳定性恶化。电网电量平衡问题常规电源占比降低，风光资源的间歇性、波动性、难储存性加大了中长时间尺度的电力电量平衡难度，调节电源存在较大缺口。波过程电磁暂态过程机电暂态过程热动态过程微秒毫秒秒分小时年10-710-610-310-510-4110-110-210210104103106105t(s)毫秒/秒秒/小时/年短时间尺度长时间尺度新能源高装机场景下的电力电量平衡示意图X=0.047p.uX=0.047p.uX=0.089

4、p.uX=0.089p.u风电接入后系统电压稳定性降低高压电网风电接入低电压电网6储能在新型电力系统中的作用 储能具有快速灵活调节性能，能够主动参与电网调节，从能量、功率层面提供不同时间尺度的支撑，全方位保障电力系统的电力供应、安全稳定，促进新能源的消纳，目前应用场景涵盖了源-网-荷多种场合。储能作为优质的灵活调节资源和潜在的主动支撑手段，能够减小电网峰谷差、改善电压动态性能，是应对新型电力系统“电网安全稳定和电力电量平衡”挑战的有效手段。6Contents辅助动态调节延缓机组建设电源侧调调峰峰调调频频备用容量电压支撑电网侧输电网支撑缓解线路阻塞延缓设备升级变电站电源用户负荷侧分时电价套利需求

5、侧管理综综合合能能源源服服务务电能质量新新能能源源电电能能时时移移新新能能源源波波动动平平滑滑新新能能源源接接入入稳稳定定源网荷事故备用辅助服务7新型电力系统对构网型储能的需求 强电网下，基于锁相环技术的传统跟网型技术（Grid Following，GFL）可以实现新能源利用率的最大化，还可以保证较高的并网电能质量。随着新能源渗透率不断提高，在各个地方引起了多起事故，跟网型技术已不足以提供电网所需的安全稳定能力。2016年9月28日，南澳州极端天气造成电网88秒内出现5次线路故障，13个风电场9个低电压穿越失败，系统电压和频率大幅跌落，造成南澳停电50小时。2019年8月9日，在遭受雷击后，英

6、国霍恩风电场并网点的等效电网强度弱，引发无功控制系统振荡，电网频率下跌，最终导致英国伦敦大停电。2021年2月，美国遭遇极端电气，系统转动惯量不足，造成风电场脱网，触发大规模停电。2020年8月，美国加州持续高温，电力供应不足，超40万户断电。跟网型技术（Grid Following，GFL）构网型技术（Grid Forming，GFM）8政策对构网型储能的需求2023年，国家年，国家能源局发布能源局发布关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知：技术创新类项目方面，：技术创新类项目方面，包括包括新能源加储能构网型技术新能源加储能构网型技术示范，主要支持构