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构网型储能--新质生产力助力西藏电力"质变"

新能源开发已经进入了新阶段,伴随而来的,构网型储能的市场渗透率正在逐步提高。也正是这样独特的概念,让储能区域装机排名发生了新的变化。其中此前一个偏远的地区,如今正在奋起追赶、跑向行业前列。

构网型储能——特定条件下的特定需求

在行业不断的探索中,构网型储能的需求开始羽翼渐丰。从基本的功率频率调节日益扩展到黑启动、主动支撑等十余项功能。而目前来看,这类需求也有着明显的区域性特征。

近日,国家能源局印发的《关于做好新能源消纳工作保障新能源高质量发展的通知》中再一次提及构网型技术需求,《通知》明确要求发电企业要大力提升新能源友好并网性能,探索应用长时间尺度功率预测、构网型新能源、各类新型储能等新技术,提升新能源功率预测精度和主动支撑能力。

新能源丰富的西部地区,自然成了发展构网型储能的热土。其中西藏自治区的铜、铬、锂等矿产资源储量巨大,在全国总储量中占比极高;而且风能、太阳能、水力资源均排在全国前茅。矿产资源和清洁能源的开发利用,已经被视作西藏自治区的经济增长引擎,其中的电力资源开发利用更是西藏开展各类经济活动的重要保障。

高海拔地势和人烟稀少,令西藏充满了神秘色彩,也让电力资源的接入充满挑战。直到2011年12月青藏联网工程的建成投运,终于结束了西藏电网长期孤网运行,此后川藏联网、藏中联网、阿里联网工程,以及“三区三州”、农网改造等西藏电力建设重大工程改变了西藏电网极度薄弱的局面。

不过,西藏电网仍然存在长链式弱电网特征。

随着新能源的加速建设,西藏电源结构性矛盾日益突出,预计到2024年底,西藏区域的新能源装机占比将达到55%以上,叠加水电的枯水周期影响,西藏电力系统将开始迎接新的挑战。如功率平衡开始出现“概率化”的特征,平抑、调峰、顶峰的需求日益增大;与此同时,宽频率振荡、短路容量不足等新形态稳定问题也亟需解决;另外,大容量长距离输电通道的稳定性和输送能力提升,还有多种能源类型的独立新型能源系统需求旺盛,末端电网用能可靠性要求进一步提升等。用新理念、新技术推动西藏电力建设高质量发展是一条必由之路。

构网(Grid Forming ,GFM)型储能技术基于电力电子变流器的可靠控制,可实现与同步机类似甚至超越同步机的电压源外特性。它不仅具备电量时移的功能外,更可提升系统惯量与短路容量、提升新能源多场站短路比、改善电网阻抗特性,可有效调和新能源发展面临的各种问题,是新型电力系统稳定运行的新基石。构网型储能是以创新为主导,具备高科技、高效能、高质量的特征,是新型电力系统建设和推动经济社会高质量发展的新质生产力,因而构网型储能逐渐成为西藏地区新能源发展的最佳推手。

市占率第一,用实例领跑

也许正是预料到以上痛点,西藏自治区能源政策制定部门在全国最早认识到构网型储能对电网安全稳定支撑的重要意义。2023年5月,西藏自治区发改委下发的《2023年风电、光伏发电等新能源项目开发建设方案》中,明确提出了“储能加装构网型装置”的要求。

随后, 2023年09月,国家能源局发布《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》(国能发新能〔2023〕66号),提出“新能源加储能构网型技术示范,主要支持构网型风电、构网型光伏发电、构网型储能、新能源低频组网送出等技术研发与工程示范”,这是国家能源管理层正式提出构网储能的实施路径。

近期西藏发布了《西藏自治区2024年今冬明春电力保供方案》,在日喀则、拉萨、阿里、那曲、山南等地市发布的竞配公告中再次明确了构网型储能的配置要求,构网型储能已被视为西藏电力供应“冬季保供、夏季促消纳”的最佳帮手。

然而要注意的是,构网型储能本身就对性能要求极高,而在地势气候条件更为苛刻的西藏地区建设构网型储能,对储能企业来说无疑是更大的挑战。

据不完全统计,截至2023年底,在西藏招标的27个构网型储能项目中,有26个项目采用南瑞继保构网型储能解决方案,其市场占有率遥遥领先、高达95%。不仅如此,2024年以来,南瑞继保又在西藏地区开展了一系列构网型储能相关前瞻测试试验,反复验证了其构网型储能技术方案的前瞻性和技术稳定性。

2024年1月26日,西藏索县50MW光伏配套构网型储能项目进行了人工短路试验并取得圆满成功。南瑞继保构网型储能在35千伏线路三相短路故障试验期间体现电压源特性,瞬时响应系统电压和频率的变化有效提升了系统强度,验证了该构网型储能在电网故障期间的主动支撑功能。

2024年3月22日,在西藏拉萨林周光储项目,南瑞继保构网储能顺利完成低SOC满充和满放工况下的两次整站三相短路故障试验,两次试验均一次性成功,构网储能展现出高度的稳定性和可靠性。

2024年4月1日16时43分,位于海拔4700米的西藏拉果盐湖提锂“源网荷储”项目,在构网型储能黑启动支撑下正式投入运行。该项目地处偏僻独立于公用电网,是由115MWp光伏和65MW/130MWh构网储能组成“孤网绿电”纯新能源电力系统。它以构网型储能为核心支撑,在三道防线框架下,通过多目标、多时间尺度“源网荷储”快速协调控制和优化调度控制,实现了新能源电力系统的安全稳定运行,有效解决了矿用负荷经济优质、清洁可靠供电的行业难题。

累累业绩和项目案例表面,构网型储能是通过新质生产力解决西藏电力建设新课题的有力工具。光伏配建构网型储能,将可以为新能源场站提供短路容量增加惯量支撑提升新能源发电能力;拉果“源网荷储”项目则为西藏丰富的矿产资源开发提供了电力保障的样板,不再受限于电网建设的滞后;在电网末端的弱联网地区还能提升电网强度、提高供电可靠性;未来,构网型储能还将在“藏电外送”行动中,为大容量输电通道的输送能力提供保障。

南瑞继保作为国内最早开始系统研究构网技术在储能领域应用的研究机构,长期从事电力系统控制保护研究,对电力系统运行机理的深刻理解,南瑞继保认为快速准确受控的储能是电力系统高效多面的调节支撑资源,是未来电力系统的稳定运行的新基石。

在十多年的储能工程实践中,南瑞继保逐渐明确了构网型储能的内涵,从2018年开始进行了工程化应用和迭代,对控制功能和参数指标进行了有效性验证。在2021年12月,南瑞继保构网型储能即通过中国电机工程学会组织的科技成果鉴定。

另一方面,南瑞继保深度参与西藏电力系统网架的构建,积累了丰富的高海拔项目实施经验,也为西藏构网型储能建设打下了坚实基础。从早期孤网到青藏联网、川藏联网再到藏中联网、阿里联网,从电站保护监控到全域安全稳定控制系统,从交流系统控制设备到直流输电装备,西藏在运的1座换流站、7座500 kV变电站、超半数的220kV变电站和数百座110kV及以下变电站、新能源场站使用南瑞继保生产的各类型设备和解决方案。

长期服务于西藏电网建设的南瑞继保,针对高海拔带来的绝缘强度下降、灭弧能力降低、局放电压降低、散热能力下降等一系列对电气设备的影响,以及道路条件恶劣、大型机械缺乏、缺氧导致人工效率降低等施工难题,已形成了成熟的技术方案和服务保障措施,得以确保各类项目的顺利实施。

据悉,为了保障西藏自治区大规模构网型储能的应用,电网运行部门也在紧锣密鼓的进行技术管理细化工作。而此前由国网西藏公司调度中心组织,中国电科院、国网西藏电科院和南瑞继保共同完成的索县和林周项目测试,构网型储能经历了包括人工短路试验、高低电压穿越、调频调压、惯量支撑、阻尼控制、相位跳变、跟网控制等数十项测试内容,完全符合了即将试行的《构网型储能电站并网技术要求》(试行)和《构网型储能电站并网测试规程》(试行)等规程规范,这为未来正式规程规范的修编提供了经验和数据、奠定了基础。

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