新能源開發已經進入了新階段,伴隨而來的,構網型儲能的市場滲透率正在逐步提高。也正是這樣獨特的概念,讓儲能區域裝機排名發生了新的變化。其中此前一個偏遠的地區,如今正在奮起追趕、跑向行業前列。
構網型儲能——特定條件下的特定需求
在行業不斷的探索中,構網型儲能的需求開始羽翼漸豐。從基本的功率頻率調節日益擴展到黑啟動、主動支撐等十余項功能。而目前來看,這類需求也有著明顯的區域性特征。
近日,國家能源局印發的《關于做好新能源消納工作保障新能源高質量發展的通知》中再一次提及構網型技術需求,《通知》明確要求發電企業要大力提升新能源友好并網性能,探索應用長時間尺度功率預測、構網型新能源、各類新型儲能等新技術,提升新能源功率預測精度和主動支撐能力。
新能源豐富的西部地區,自然成了發展構網型儲能的熱土。其中西藏自治區的銅、鉻、鋰等礦產資源儲量巨大,在全國總儲量中占比極高;而且風能、太陽能、水力資源均排在全國前茅。礦產資源和清潔能源的開發利用,已經被視作西藏自治區的經濟增長引擎,其中的電力資源開發利用更是西藏開展各類經濟活動的重要保障。
高海拔地勢和人煙稀少,令西藏充滿了神秘色彩,也讓電力資源的接入充滿挑戰。直到2011年12月青藏聯網工程的建成投運,終于結束了西藏電網長期孤網運行,此后川藏聯網、藏中聯網、阿里聯網工程,以及“三區三州”、農網改造等西藏電力建設重大工程改變了西藏電網極度薄弱的局面。
不過,西藏電網仍然存在長鏈式弱電網特征。
隨著新能源的加速建設,西藏電源結構性矛盾日益突出,預計到2024年底,西藏區域的新能源裝機占比將達到55%以上,疊加水電的枯水周期影響,西藏電力系統將開始迎接新的挑戰。如功率平衡開始出現“概率化”的特征,平抑、調峰、頂峰的需求日益增大;與此同時,寬頻率振蕩、短路容量不足等新形態穩定問題也亟需解決;另外,大容量長距離輸電通道的穩定性和輸送能力提升,還有多種能源類型的獨立新型能源系統需求旺盛,末端電網用能可靠性要求進一步提升等。用新理念、新技術推動西藏電力建設高質量發展是一條必由之路。
構網(Grid Forming ,GFM)型儲能技術基于電力電子變流器的可靠控制,可實現與同步機類似甚至超越同步機的電壓源外特性。它不僅具備電量時移的功能外,更可提升系統慣量與短路容量、提升新能源多場站短路比、改善電網阻抗特性,可有效調和新能源發展面臨的各種問題,是新型電力系統穩定運行的新基石。構網型儲能是以創新為主導,具備高科技、高效能、高質量的特征,是新型電力系統建設和推動經濟社會高質量發展的新質生產力,因而構網型儲能逐漸成為西藏地區新能源發展的最佳推手。
市占率第一,用實例領跑
也許正是預料到以上痛點,西藏自治區能源政策制定部門在全國最早認識到構網型儲能對電網安全穩定支撐的重要意義。2023年5月,西藏自治區發改委下發的《2023年風電、光伏發電等新能源項目開發建設方案》中,明確提出了“儲能加裝構網型裝置”的要求。
隨后, 2023年09月,國家能源局發布《關于組織開展可再生能源發展試點示范的通知》(國能發新能〔2023〕66號),提出“新能源加儲能構網型技術示范,主要支持構網型風電、構網型光伏發電、構網型儲能、新能源低頻組網送出等技術研發與工程示范”,這是國家能源管理層正式提出構網儲能的實施路徑。
近期西藏發布了《西藏自治區2024年今冬明春電力保供方案》,在日喀則、拉薩、阿里、那曲、山南等地市發布的競配公告中再次明確了構網型儲能的配置要求,構網型儲能已被視為西藏電力供應“冬季保供、夏季促消納”的最佳幫手。
然而要注意的是,構網型儲能本身就對性能要求極高,而在地勢氣候條件更為苛刻的西藏地區建設構網型儲能,對儲能企業來說無疑是更大的挑戰。
據不完全統計,截至2023年底,在西藏招標的27個構網型儲能項目中,有26個項目采用南瑞繼保構網型儲能解決方案,其市場占有率遙遙領先、高達95%。不僅如此,2024年以來,南瑞繼保又在西藏地區開展了一系列構網型儲能相關前瞻測試試驗,反復驗證了其構網型儲能技術方案的前瞻性和技術穩定性。
2024年1月26日,西藏索縣50MW光伏配套構網型儲能項目進行了人工短路試驗并取得圓滿成功。南瑞繼保構網型儲能在35千伏線路三相短路故障試驗期間體現電壓源特性,瞬時響應系統電壓和頻率的變化有效提升了系統強度,驗證了該構網型儲能在電網故障期間的主動支撐功能。
2024年3月22日,在西藏拉薩林周光儲項目,南瑞繼保構網儲能順利完成低SOC滿充和滿放工況下的兩次整站三相短路故障試驗,兩次試驗均一次性成功,構網儲能展現出高度的穩定性和可靠性。
2024年4月1日16時43分,位于海拔4700米的西藏拉果鹽湖提鋰“源網荷儲”項目,在構網型儲能黑啟動支撐下正式投入運行。該項目地處偏僻獨立于公用電網,是由115MWp光伏和65MW/130MWh構網儲能組成“孤網綠電”純新能源電力系統。它以構網型儲能為核心支撐,在三道防線框架下,通過多目標、多時間尺度“源網荷儲”快速協調控制和優化調度控制,實現了新能源電力系統的安全穩定運行,有效解決了礦用負荷經濟優質、清潔可靠供電的行業難題。
累累業績和項目案例表面,構網型儲能是通過新質生產力解決西藏電力建設新課題的有力工具。光伏配建構網型儲能,將可以為新能源場站提供短路容量增加慣量支撐提升新能源發電能力;拉果“源網荷儲”項目則為西藏豐富的礦產資源開發提供了電力保障的樣板,不再受限于電網建設的滯后;在電網末端的弱聯網地區還能提升電網強度、提高供電可靠性;未來,構網型儲能還將在“藏電外送”行動中,為大容量輸電通道的輸送能力提供保障。
南瑞繼保作為國內最早開始系統研究構網技術在儲能領域應用的研究機構,長期從事電力系統控制保護研究,對電力系統運行機理的深刻理解,南瑞繼保認為快速準確受控的儲能是電力系統高效多面的調節支撐資源,是未來電力系統的穩定運行的新基石。
在十多年的儲能工程實踐中,南瑞繼保逐漸明確了構網型儲能的內涵,從2018年開始進行了工程化應用和迭代,對控制功能和參數指標進行了有效性驗證。在2021年12月,南瑞繼保構網型儲能即通過中國電機工程學會組織的科技成果鑒定。
另一方面,南瑞繼保深度參與西藏電力系統網架的構建,積累了豐富的高海拔項目實施經驗,也為西藏構網型儲能建設打下了堅實基礎。從早期孤網到青藏聯網、川藏聯網再到藏中聯網、阿里聯網,從電站保護監控到全域安全穩定控制系統,從交流系統控制設備到直流輸電裝備,西藏在運的1座換流站、7座500 kV變電站、超半數的220kV變電站和數百座110kV及以下變電站、新能源場站使用南瑞繼保生產的各類型設備和解決方案。
長期服務于西藏電網建設的南瑞繼保,針對高海拔帶來的絕緣強度下降、滅弧能力降低、局放電壓降低、散熱能力下降等一系列對電氣設備的影響,以及道路條件惡劣、大型機械缺乏、缺氧導致人工效率降低等施工難題,已形成了成熟的技術方案和服務保障措施,得以確保各類項目的順利實施。
據悉,為了保障西藏自治區大規模構網型儲能的應用,電網運行部門也在緊鑼密鼓的進行技術管理細化工作。而此前由國網西藏公司調度中心組織,中國電科院、國網西藏電科院和南瑞繼保共同完成的索縣和林周項目測試,構網型儲能經歷了包括人工短路試驗、高低電壓穿越、調頻調壓、慣量支撐、阻尼控制、相位跳變、跟網控制等數十項測試內容,完全符合了即將試行的《構網型儲能電站并網技術要求》(試行)和《構網型儲能電站并網測試規程》(試行)等規程規范,這為未來正式規程規范的修編提供了經驗和數據、奠定了基礎。