最近幾年,新能源發展迅速,大家可能都注意到了,太陽能板越來越多,風力發電機也遍布各地。但新能源雖然好,也有個大問題,就是發電不太穩定。這時候,儲能技術就變得非常關鍵,它就像一個大“充電寶”,能把多余的電存起來,需要的時候再放出來。今天我們就來講講儲能技術里特別厲害的一種——構網型儲能。
01 跟網型與構網型儲能,到底有啥不一樣?
在了解構網型儲能之前,我們先來看看它的“兄弟”——跟網型儲能。跟網型儲能就像是一個聽話的“小跟班”,它運行得依賴電網提供的穩定電壓和頻率信號。打個比方,把電網比作交響樂團的指揮,跟網型儲能就是樂團里的樂手,只有在指揮給出明確指令(穩定的電壓和頻率)時,樂手才能完美演奏(正常運行),一旦指揮出了問題(電網故障或電壓頻率波動),樂手就只能停下(跟網型儲能停止工作)。
而構網型儲能則完全不同,它更像是一個“領導者”。即使沒有大電網的支持,它也能自己建立起穩定的電壓和頻率,就像一位明星四分衛,不僅能執行教練的戰術,還能在場上局勢變化時,自主決策,帶領團隊前進。當電網出現故障或者在一些電網薄弱的地區,構網型儲能可以像傳統發電機一樣,主動支撐電網,維持電力供應穩定。
02 為啥構網型技術突然就火了?
(一)同步發電機退役,電網“變脆”
以前,電網的穩定主要靠大型同步發電機,它們就像電網的“定海神針”。這些發電機有很重的旋轉部件,旋轉起來的時候蘊含著巨大的動能,能給電網提供“轉動慣量”。想象一下,一個高速旋轉的大飛輪,要讓它突然停下來或者改變速度是很困難的,這就使得電網在面對負荷變化或者電源故障時,頻率不會發生劇烈變化。
但是現在,為了環保,很多同步發電機都退役了,取而代之的是新能源。新能源大多通過逆變器接入電網,它們自身幾乎沒有轉動慣量,這就讓電網的總慣量下降,變得越來越“脆弱”,一點小擾動都可能引發大問題。
(二)“雙高”電力系統帶來挑戰
隨著新能源的不斷發展,我們迎來了“雙高”電力系統,也就是高比例可再生能源和高比例電力電子設備。這種系統有“三低”特征:低慣量、低阻尼、低短路容量。電網從原來由少數大型發電機主導的“強電網”,變成了由很多小型、分散的逆變器接口組成的“弱電網”。在這樣的電網環境下,電壓支撐能力不足,系統強度下降,新能源并網也變得困難,很多新能源項目因為當地電網太弱,不得不限制出力甚至無法建設。
構網型技術就像是解決這些問題的“金鑰匙”,它能讓儲能等設備從被動的“電網跟隨者”變成主動的“電網支撐者”,為新能源大規模并網提供了可能。
03 巨頭紛紛入局,都有哪些經典案例?
如今,構網型儲能的發展勢頭很猛,不少行業巨頭都投身其中,下面我們就來看看幾個典型案例。
華為:全場景構網,引領行業變革
科華數能:技術認證領先,夯實發展根基
科華數能在構網型儲能領域以技術認證為突破口,率先通過中國電科院全項構網型儲能并網性能測試,并成為首個通過CQC構網型PCS認證的企業,這為其產品進入市場提供了有力的“通行證”。
在技術研發上,科華數能持續投入,不斷優化儲能系統的性能和穩定性。通過對電力電子技術的深入研究和應用,提升儲能變流器(PCS)的性能,使其更好地適應構網型儲能的需求。在產品應用方面,科華數能積極拓展市場,為不同行業的客戶提供定制化的構網型儲能解決方案,逐漸在市場中站穩腳跟。
陽光電源:海上構網,開拓新領域
陽光電源與中海油合作,打造了全球首個海上構網型儲能項目——潿洲島5兆瓦/10兆瓦時儲能電站。該項目成功解決了海上油田群電力系統的難題,首次在國內實際運用儲能黑啟動功能,在電網失電情況下,能重啟燃氣發電機,快速恢復供電,構建了中國首個源網荷儲一體、多能互補的海上油田群智慧電力系統。
國電南瑞:城市“充電寶”,保障供電穩定
南瑞繼保背靠國家電網旗下南瑞集團,在電網領域擁有得天獨厚的資源和技術優勢。作為業內率先提出完整構網理念的企業,南瑞繼保專注于打造以構網型儲能為核心的源網荷儲一體化解決方案。
其產品線豐富,涵蓋構網型儲能、柔性直流、SVG及靜止同步調相機等,能夠為客戶提供一站式的服務。南瑞繼保的構網技術已在湖北、新疆、內蒙、西藏、吉林等地超過30個項目中得到應用,在電網側的市場占有率達到35%,與國家電網的緊密合作關系,使其在電網側項目中具有很強的競爭優勢。
思源清能:專注細分領域,尋求突破發展
思源清能在構網型儲能的細分領域默默耕耘,專注于電力電子技術在儲能領域的應用。通過對細分市場的深入挖掘,思源清能針對特定客戶群體和應用場景,開發出具有針對性的產品和解決方案。值得一提的是思源清能成功完成了全球首個組串式交直流一體儲能系統在110kV電壓等級下的黑啟動及孤網供電功能試驗,這一創舉對于行業來說具有里程碑意義!
在一些對成本、體積等有特殊要求的項目中,思源清能憑借其專業的技術和定制化服務,獲得了客戶的認可。在細分領域的深耕,思源清能積累了技術和市場經驗,未來有望在特定市場實現突破,潛力很大,值得深度關注。
04 解鎖構網型儲能的多維效益
(一)提升電網穩定性與系統強度
1. 提供虛擬慣量:構網型儲能通過先進算法模擬同步發電機轉子的慣性效應,在電網頻率波動時,能快速調整有功功率輸出,抑制頻率變化,為電網提供虛擬慣量支撐。
2. 增強系統強度和短路電流:在電網短路故障時,構網型儲能可瞬間提供強大的故障電流,提升并網點的系統強度,保障其他新能源電站穩定運行。
3. 主動電壓和頻率支撐:能自主對電壓和頻率進行控制,當系統頻率或電壓出現異常,無需上級指令,就能自動調整出力,維持電網穩定。
(二)保障供電安全,應對極端情況
1. 卓越的故障穿越能力:電網故障電壓跌落時,跟網型逆變器可能脫網,而構網型逆變器因有獨立內部電壓參考,能維持電壓輸出,注入支撐電流,幫助系統度過故障。
2. 黑啟動能力:這是構網型儲能的“絕招”。當電網完全崩潰,它能從零開始恢復電網供電,作為“種子電源”,為其他機組啟動提供條件,一步步讓電網重新“亮起來”。
3. 微電網與孤島運行:對于一些對供電可靠性要求高的地方,如軍事基地、偏遠礦山等,構網型儲能可構建微電網。正常時與主電網并聯,故障時切換到孤島運行模式,獨立供電。
05 成本與收益,這場博弈結果如何?
(一)構網型技術的成本溢價
構網型儲能技術先進,成本也相對較高。一方面,其硬件設備和控制系統更為復雜,研發和生產成本不低;另一方面,為了實現更好的性能,如具備更強的過載能力、更高的可靠性等,在設備選型和制造工藝上要求更高,這都導致了成本上升 。
(二)構網能力的商業變現
雖然成本高,但構網型儲能也有多種盈利途徑。
1. 基礎收益:和其他儲能一樣,通過在電價低谷時充電,高峰時放電,賺取峰谷價差。
2. 傳統輔助服務收益:參與調頻服務,憑借快速的響應速度,在對響應要求高的市場中,能獲得不錯的收益;提供電壓支撐服務,維持電網電壓穩定,也可獲得相應補償。
3. 高價值專屬服務收益:提供慣量和系統強度服務,盡管目前直接付費機制不完善,但可通過其他方式實現價值,比如幫助電網公司避免輸電線路升級,從而獲得費用;簽訂黑啟動服務合同,作為指定黑啟動資源,獲取穩定收入。
不過目前來看,構網型儲能能直接捕獲的收益還比較有限,很多價值還沒得到充分挖掘 。
06 這筆投資,到底劃不劃算?
綜合成本和收益來看,構網型儲能的投資回報和應用場景關系很大。
在弱電網地區,如果不采用構網型儲能,可能就得花大價錢升級輸電網絡,或者忍受大量清潔能源被浪費,相比之下,構網型儲能更經濟。在孤島和微電網系統,如海島、礦山等地,它是實現高比例可再生能源供電的唯一選擇,既能替代昂貴的柴油發電,又能保障能源安全,經濟性很明顯 。在一些有政策強制要求配置構網型儲能的地區,政策降低了投資風險,也讓投資更有保障。
但在更廣泛的并網應用中,構網型儲能還存在“價值 - 收益鴻溝”問題。雖然它給整個電力系統帶來很大社會效益,可自身投資回報可能不太理想。不過,隨著電力市場機制不斷完善,能準確衡量構網型儲能的各種服務價值并給予合理補償時,它的經濟性將大大改善 。
總的來說,構網型儲能潛力巨大,雖然現在還面臨一些挑戰,但隨著技術進步和市場發展,未來很可能在電力領域發揮更加重要的作用,成為推動能源轉型的關鍵力量。
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