如果您對文章有更深入的見解與想法，可以聯(lián)系本文作者：南京市創(chuàng)新投資集團投資四部 張嘉勛 zhangjx@njicg.com

　　一、行業(yè)背景

　　新型電力系統(tǒng)的“雙高”特點是高比例的可再生能源接入和高比例的電力電子設備應用。高比例新能源的接入使得電力系統(tǒng)短路容量、轉動慣量下降，頻率、電壓穩(wěn)定問題凸顯，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行帶來了風險。此外，電網(wǎng)無法對偏遠海島、山區(qū)等地區(qū)提供充足的電能，該地區(qū)有建設微電網(wǎng)的需求。與跟網(wǎng)型儲能相比，構網(wǎng)型儲能技術可以補償系統(tǒng)缺失的慣性阻尼，為系統(tǒng)提供可靠的電壓、頻率支撐，特別是對微電網(wǎng)提供有效支撐。

　　二、構網(wǎng)型儲能技術的發(fā)展歷程

　　1997—2009年，IEEE Task Force工作組A-A Edris、德國勞斯克塔爾工業(yè)大學的Beck教授、英國謝菲爾德大學鐘慶昌教授等多位學者先后提出“靜止同步機”“虛擬同步機”及“Synchronverter”等概念，通過模擬同步發(fā)電機數(shù)學模型，虛擬了同步發(fā)電機的電磁特性、轉子特性、調(diào)頻和調(diào)壓特性。

　　2021年，美國能源部太陽能技術辦公室發(fā)起成立了構網(wǎng)型逆變器通用互操作性聯(lián)盟(UNIFI)，以實現(xiàn)太陽能、風能、電池和電動汽車等基于逆變器的資源的無縫集成。

　　2022年7月27日，特斯拉公司將位于澳大利亞Hornsdale Power Reserve 的150MW/193.5MWh電化學儲能系統(tǒng)由跟網(wǎng)型升級為構網(wǎng)型。

　　2022年12月，澳大利亞可再生能源局劃撥1.75億澳元，用于新建和改造2GW/4.2GWh的構網(wǎng)型儲能項目。同月，中國首個構網(wǎng)型儲能電站——湖北荊門新港一期12.6MW/26.8MWh構網(wǎng)型儲能項目并網(wǎng)。

　　2023年，由國家電網(wǎng)青海電科院聯(lián)合中國電科院共同開展的構網(wǎng)型光儲系統(tǒng)并網(wǎng)性能現(xiàn)場測試在青海共和華潤濟貧光伏電站實施。同年，科華數(shù)能在寧夏的百MW級共享儲能項目開展構網(wǎng)型儲能技術應用。

　　2023年至2024年9月，國內(nèi)構網(wǎng)型儲能項目累計招標總量約3.63GW/8.37GWh。

　　三、技術路線對比

　　構網(wǎng)型儲能與跟網(wǎng)型儲能是兩種不同的儲能技術，在電力系統(tǒng)中的應用和功能上有顯著的區(qū)別。

　　跟網(wǎng)型儲能：儲能系統(tǒng)的工作狀態(tài)依賴于電網(wǎng)的電壓和頻率。在跟網(wǎng)模式下，儲能變流器會精準地捕捉電網(wǎng)的相位信息，通過鎖相環(huán)(PLL)測量并網(wǎng)點(PCC)的相位，實現(xiàn)與電網(wǎng)的同步。這種控制模式使得儲能系統(tǒng)自身無法提供電壓和頻率支撐，必須依賴電網(wǎng)提供的穩(wěn)定電壓和頻率才能正常工作。在孤島和離網(wǎng)模式下，跟網(wǎng)型儲能系統(tǒng)將無法正常運行。跟網(wǎng)型儲能系統(tǒng)更適用于電網(wǎng)穩(wěn)定性較好的區(qū)域。

　　構網(wǎng)型儲能：模擬常規(guī)同步發(fā)電機特性，能夠自主設定電壓參數(shù)，輸出穩(wěn)定的電壓與頻率，提升變流器的電壓、頻率支撐能力，增強電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在頻率和慣量支撐方面，構網(wǎng)型儲能系統(tǒng)通過控制釋放直流側儲能能量，等效為同步機慣量機械能或阻尼能量，進而提供慣量響應與振蕩抑制。

　　逆變器主要有兩種控制技術，即跟網(wǎng)型控制技術和構網(wǎng)型控制技術。當前，并網(wǎng)儲能逆變器通常采用跟網(wǎng)型控制技術。

　　四、構網(wǎng)型儲能的市場空間

　　根據(jù)高工產(chǎn)研儲能研究所(GGIL)的數(shù)據(jù)，2023年澳大利亞、歐洲、美國、中國的構網(wǎng)型儲能滲透率分別為23%、8.6%、2.6%、1.3%。從構網(wǎng)型儲能裝機量看，2023年澳大利亞的累計裝機量約為0.53GW，中國的累計裝機量約為0.46GW，歐洲的累計裝機量約為0.34GW，美國的累計裝機量約為0.21GW。GGIL預計2024年中國構網(wǎng)型儲能累計裝機量將達到2GW，2025年累計裝機量達到7GW。從招標總量看，2023年至2024年9月，中國構網(wǎng)型儲能項目累計招標總量約3.63GW/8.37GWh。

　　GGIL預計構網(wǎng)型儲能未來5年在全球有望達到20%滲透率?！?024年中國新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預測2030年中國新型儲能累計裝機將達到170GW。假設新型儲能中構網(wǎng)型儲能占比為15%-20%，預計2030年中國構網(wǎng)型儲能累計裝機量將達25.5GW-34GW。

　　五、構網(wǎng)型儲能技術的應用案例

　　1、新疆克州300MW/1200MWh構網(wǎng)型獨立儲能項目

　　2、運城市芮城縣莊上村“光儲直柔”新型配電系統(tǒng)項目

　　3、湖北荊門新港50MW/100MWh儲能電站

　　六、構網(wǎng)型儲能與虛擬電廠的發(fā)展

　　虛擬電廠通過先進的通信、控制和管理技術，整合海量地理位置分散的分布式電源、儲能、可調(diào)節(jié)負荷等資源，對外形成一個統(tǒng)一整體，像傳統(tǒng)電廠一樣，參與電力系統(tǒng)運行和電力市場交易。虛擬電廠能否像傳統(tǒng)同步電廠一樣，為電網(wǎng)提供慣性支持，這對于未來高滲透率可再生能源電網(wǎng)的安全穩(wěn)定至關重要。虛擬同步發(fā)電機(VSG)控制是構網(wǎng)型逆變器提供慣性支持的有效方式。VSG通過模擬同步發(fā)電機的轉子運動方程，引入了慣性環(huán)節(jié)，同時保留了頻率/功率靜差特性。使用構網(wǎng)型逆變器構建同步虛擬電廠，可以實現(xiàn)虛擬電廠慣性水平的動態(tài)優(yōu)化控制。

　　七、構網(wǎng)型儲能的未來發(fā)展趨勢

　　隨著新能源滲透率不斷提升，“跟網(wǎng)型”向“構網(wǎng)型”轉變已經(jīng)成為行業(yè)共識，成為儲能技術未來發(fā)展的趨勢之一。

　　構網(wǎng)型儲能技術未來的發(fā)展有以下趨勢：

　　趨勢1：構網(wǎng)型光儲一體化技術的發(fā)展，使光伏系統(tǒng)具備強慣量支撐、瞬時穩(wěn)壓與故障穿越能力，緩解光伏發(fā)電的頻率和電壓波動。提升光伏配儲的經(jīng)濟性。

　　趨勢2：與同步機相比，電力電子設備的過流能力較差，提供短路容量、慣量支撐時功率容易受限，廠商致力于提升構網(wǎng)型器件的過流能力。

　　趨勢3：對于分布式系統(tǒng)和微電網(wǎng)等應用場景，并網(wǎng)和離網(wǎng)之間的切換很重要。并離網(wǎng)切換會導致系統(tǒng)的參數(shù)振蕩，需要做得更加平滑，主要通過算法優(yōu)化。

　　構網(wǎng)控制策略的改進有利于實現(xiàn)并網(wǎng)和離網(wǎng)的自由切換。

　　趨勢4：構網(wǎng)型設備比例的上升帶來控制難度增大。從電力系統(tǒng)層面，需考慮構網(wǎng)型設備和跟網(wǎng)型設備的合理配置。

　　趨勢5：國家還沒有出臺構網(wǎng)型設備的統(tǒng)一標準，未來或形成統(tǒng)一的技術標準。

　　來源：投資四部 張嘉勛

　　審核：薛瑤

　　發(fā)布：尤異