2016年9月28日下午，一股強臺風伴隨暴風雨、閃電、冰雹襲擊了南澳大利亞州。風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)等一系列故障最終演變成50 小時后恢復供電的全州大停電。這是世界上第一次由極端天氣誘發(fā)新能源大規(guī)模脫網(wǎng)導致的局部電網(wǎng)大停電事件，也引發(fā)了國內(nèi)對新型電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行的思考和總結(jié)。
儲能系統(tǒng)作為新型電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在電網(wǎng)穩(wěn)定性構(gòu)建中發(fā)揮著不可或缺的作用。實際上，隨著我國新能源比例進一步提升，對儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)支撐能力提出了新要求。
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3月31日，全球光伏逆變器龍頭陽光電源股份有限公司（300274，以下簡稱“陽光電源”）在安徽合肥舉辦的“PAT2023先進技術(shù)研討會”上，發(fā)布了其全新的“干細胞電網(wǎng)技術(shù)”。這套技術(shù)包括了“ 增強型連續(xù)高低穿技術(shù)”、“自適應寬頻振蕩抑制技術(shù)”、“POD功率振蕩阻尼技術(shù)”、“微秒級電壓構(gòu)建技術(shù)”、“柔性慣量支撐技術(shù)”、“GW級黑啟動技術(shù)”、“虛擬雙源疊控技術(shù)”以及諸多解決方案。
據(jù)介紹，這些技術(shù)的應用，將使得發(fā)電側(cè)呈現(xiàn)出更穩(wěn)定、更柔性的電源特征，助力新型電力系統(tǒng)電壓、頻率更穩(wěn)定，提高風電、光伏脫網(wǎng)后的快速恢復能力。
截至2022年，全球風、光發(fā)電累計裝機高達2168GW，占全球總裝機量的25%，成為能源結(jié)構(gòu)中重要組成部分。據(jù)預測，2030年全球全球風、光發(fā)電累計裝機將達到7219 GW，占全部裝機量的47%，未來的電網(wǎng)將迎來高比例的可再生能源接入。此外，新型電力系統(tǒng)還具有高比例電力電子設備接入和高比例特高壓直流輸電的特點。
“儲能系統(tǒng)通過調(diào)頻調(diào)壓、諧波抑制、黑啟動等助力電網(wǎng)平穩(wěn)運行，如同干細胞對人體組織的修復、凈化、造血功能。”在發(fā)布會上，陽光電源光儲集團副總裁徐清清介紹說。
而在此前一天的媒體日活動中，徐清清對澎湃新聞在內(nèi)的媒體記者表示，“儲能系統(tǒng)在新型電力系統(tǒng)中的靈魂，就是能否有效適應電網(wǎng)、支撐電網(wǎng)，乃至在未來可再生能源接入比例更高的時候構(gòu)建電網(wǎng)。”
具體來看，此次陽光電源發(fā)布的“干細胞電網(wǎng)技術(shù)”中有諸多亮點。以“ 增強型連續(xù)高低穿技術(shù)”為例，這是針對并網(wǎng)點電壓因短路等導致跌落、大負荷擾動導致過壓時，需要儲能系統(tǒng)保持并網(wǎng)，向電網(wǎng)提供無功功率支持電網(wǎng)恢復，“穿越”故障區(qū)域。
據(jù)了解，目前，我國GB/T 34120、GB/T 36547 等多個并網(wǎng)標準要求電壓故障穿越期間的無功響應時間為30ms，在“三高”背景下，儲能系統(tǒng)應具備多次連續(xù)高低穿構(gòu)建能力，這也是下一代并網(wǎng)標準要求趨勢。
而陽光電源給出的新型技術(shù)解決方案，首先包括了“快速正負序解耦技術(shù)”，儲能系統(tǒng)快速進行電網(wǎng)電壓的故障檢測（超出0.9p.u.~1.1p.u.），基于實時正負序解耦算法，提取電網(wǎng)電壓正負序分量，快速功率控制算法，實現(xiàn) 10ms 級無功響應，支撐電壓故障恢復。
其次還包括了動態(tài)虛擬阻抗技術(shù)：當系統(tǒng)正常運行時，PCS 以常規(guī)虛擬阻抗并網(wǎng)運行，提升有功功率和無功功率的自動均分能力。當系統(tǒng)短路或過載，PCS 產(chǎn)生過電流，輸出電流大于預設值且端口電壓低于預設電壓時，PCS自動切換為虛擬阻抗自適應模式，自動調(diào)節(jié)虛擬阻抗值 , 實時調(diào)整電壓給定、閉環(huán)控制設備并網(wǎng)點的電壓。
此外，值得關(guān)注的還有“GW級黑啟動技術(shù)”。所謂黑啟動，是同步發(fā)電機在異常停機的情況下，通過構(gòu)建一定容量的電壓源，輔助主同步發(fā)電單元重新啟動。傳統(tǒng)黑啟動通過柴油機給同步發(fā)電機、變壓器等建立勵磁，長期備用污染大、運維成本高。
隨著可再生能源接入比例越來越高、分布式電源普及，對儲能系統(tǒng)黑啟動的功能需求迫切，對黑啟動規(guī)模要求增大。儲能系統(tǒng)通過電壓源模式可以實現(xiàn)零電壓構(gòu)網(wǎng)，協(xié)同多機同時零電壓起步、勵磁主變。
對此，陽光電源給出的解決方案中，大規(guī)模分布式電網(wǎng)的黑啟動采用分區(qū)異步方式，主要過程為系統(tǒng)黑啟動時，單套儲能系統(tǒng)無法帶動燃氣輪機的輔助負載，EMS根據(jù)微網(wǎng)內(nèi)的啟動負荷，選取下限啟動容量，調(diào)度對應容量的儲能系統(tǒng)并聯(lián)啟機，支撐變壓器建立勵磁。
其關(guān)鍵技術(shù)首先包括了多臺變流器同步啟動控制，接收到黑啟動信號后，多臺變流器在無互聯(lián)通信條件下同步啟動，輸出電壓實現(xiàn)連續(xù)無臺階爬升，且啟動過程具備帶載能力，勵磁大容量主變。其次還包括動態(tài)下垂均流控制：多臺變流器組網(wǎng)后，拖動燃機輔助啟動電機或者大容量隔離變壓器的投入，耐受大電流沖擊。
據(jù)介紹，目前這些新型的儲能系統(tǒng)支撐電網(wǎng)的技術(shù)已經(jīng)分別應用到了西藏錯勤的1500KW微電網(wǎng)項目、“湖北隨州32MW新型電力系統(tǒng)項目”、“美國印第安納州15MW/5.5MWh黑啟動項目”中。
“未來陽光電源還會在儲能系統(tǒng)的人機交互、智能化運維方面還會有更大的研發(fā)投入和創(chuàng)新。”徐清清說。
據(jù)了解，陽光電源成立于1997年，專注于太陽能、風能、儲能、氫能、電動汽車等新能源電源設備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務。主要產(chǎn)品有光伏逆變器、風電變流器、儲能系統(tǒng)、水面光伏系統(tǒng)、新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)、充電設備、可再生能源制氫系統(tǒng)、智慧能源運維服務等，并提供清潔能源全生命周期解決方案。
截至 2022年6月，公司在全球市場已累計實現(xiàn)逆變設備裝機超269GW。
在此次發(fā)布會的最后，陽光電源也表示，面向未來，新型電力系統(tǒng)建設將是一項極具創(chuàng)新性的系統(tǒng)工程，需要發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)等多元主體深度協(xié)作、聯(lián)合創(chuàng)新，共建“源網(wǎng)荷儲”協(xié)調(diào)發(fā)展新生態(tài)。
作為可再生能源規(guī)模化并網(wǎng)接入的重要一環(huán)，陽光電源儲能系統(tǒng)將在系統(tǒng)強度和短路容量提升、慣量支撐、寬頻振蕩抑制、故障穿越、大規(guī)模黑啟動上，有更多的創(chuàng)新和突破，助力新型電力平穩(wěn)運行。
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