8月22-24日，由充換電百人會、中國充電樁網、中國風光儲網、聯聯充電、國家電投&融和元儲、充電聯盟等單位聯合主辦，上海賀勵展覽有限公司、上海賀勵商務咨詢有限公司承辦的2022中國國際光儲充產業大會&2022中國國際社區充電產業大會，簡稱：金磚光儲充論壇&金磚社區充電論壇在常州香格里拉大酒店順利召開。本屆大會設置“論壇峰會+展示臺展示”，既有企業細致入微的分析，也有行業專家為市場發展提出的設想與方案，助力落實國家提出的“碳達峰、碳中和”戰略目標要求，積極助力構建“雙循環”新發展格局。

 

南京南瑞繼保電氣有限公司 儲能行業總監 繆楠林出席論壇并發表主題演講——《面向新型電力系統的構網型儲能技術》 。

 

以下為演講實錄：       
    

繆楠林：各位同仁大家好，今天上午給大家匯報一下南瑞繼保在儲能方面的理解。
 

在“雙碳”目標和建設新型電力系統的大背景下，新能源占比快速提升。新能源發電具備兩大特性，一個是間歇性，第二個是波動性。
 

同時，光伏逆變器、風電變流器的兩個特點，一是裕度比較低，二是快速控制性。也給我們的電網造成了挑戰。
 

新能源受限的因素，從時間尺度上，整體上可以劃分成對電力系統的安全穩定性，以及長時間周期的電力電量平衡能力的兩大方面。
 

電力電子器件電網的弱支撐性、器件脆弱性和控制的快速性，帶來了安全穩定性問題，時間尺度上表現的是在毫秒級和秒級的時間尺度上出現的問題。
 

新能源風電和光伏的間歇性、波動性，以及難以存儲性，會給電力系統帶來功率和能源平衡的問題。這個時間尺度上體現的是在秒級、小時級甚至以在年上的時間尺度上帶來問題。
 

新能源的時空分布性、波動性和不確定性帶來電力電量的時序平衡和空間平衡等影響。
 

電力系統的根本任務是滿足負荷用電需求，即電源按負荷曲線進行調整。但是新能源無法存儲，不具備這個能力，而且會增加電網的負擔。
 

為了消納新能源，首先我們的需求是有一個電力電量的平衡，電網需要更多的調峰資源。但是我們電力系統調節能力并不是完全局限在電化學儲能上，它有很多的，包括需求側響應、火電機組調峰改造、抽蓄等等。其中比較重點的一個是抽蓄，抽蓄由于機組技術的進步，過去很多不具備上抽蓄條件的自然地形，現在又可以上了。
 

氫能其實業界也很關注，但是氫能離產業化還需要大家做更多的努力。
 

第二個問題是電網安全穩定性問題，由于電網是不可能無限接納新能源的，除了電量的平衡之外，還有穩定的問題。新能源大量介入是降低了電網的安全穩定。
 

IEEE原來已經增加了變流器驅動穩定性、諧振穩定性的新分類，之前是完全放在電能質量這一環節的。
 

電網常規機組占比的減少導致系統受到沖擊，頻率變化加快、電壓變化劇烈、寬頻振蕩問題凸顯，常規的措施難以解決。
 

放到一個大的時間尺度上，我們講新能源對大電網的影響，隨著它的占比是逐步增加的。當前問題還不是太大，如果以很長的時間維度看待這個問題，可能在十年前基本沒有影響，現在可能對電力系統穩暫態調節和控制能力提出了一定要求。
 

到了2030年的時候，如果占比進一步提升，達到50%以上，可能挑戰到到電力系統基本的強度。如果到2050年的時候，我們已經建成了以能源為主體的新型電力系統的時候，交流電網本質特征電勢和轉動慣量，如何去維持它，或者如何建立它，就提出一個很大的挑戰。
 

我們需要建立一個同步的電壓源，提供一個電壓源支撐的技術路線有很多種，隨著新能源、儲能技術的發展與大量應用，以變流器虛擬同步技術為主的構網控制技術應用空間比較大。
 

南瑞繼保提出的構網型儲能技術。經過我們的測算，綜合的動態特性好于同步電機的，成本低。通過配置變流系統達到所需的過載能力。
 

同步電壓源的建立，常規機組與電力電子變流器不同，常規機組靠慣量維持電壓內電勢，而電力電子變流器靠控制，最終外特性基本接近。
 

我們也可以看到目前新能源并網，各省發改委能源局也對新能源配置儲能提出了需求，這主要是為了解決電力電量平衡問題，目前也成為業內強配。除了電力電量問題之外，《電力系統安全穩定導則》里面也對新能源場站轉動慣量或者短路比提出了明確要求，明確提出新能源場站要提供必要的慣量和短路容量的支撐。我們目前強配的這些儲能，隨著技術管理的日益完善，后期很有可能對它的構網特性提出一定的要求。
 

總結一下。新能源高占比的電力系統需要提升新能源對電網的支撐水平，首先當然是電網的電力電量平衡問題，主要借助于儲能；其次要提升新能源場站對于電網的同步支撐能力，構網型儲能在當中肯定會發生一個非常重要的作用。
 

第二個詳細講一下，大家可能會問構網型儲能技術上如何實現？構網型儲能，在常規儲能的基礎上，通過增加過流能力、改進控制策略，實現同步電壓支撐。它在結構設計上，變壓器、開關、刀閘等一致，區別是過載能力提升，包括整個系統的散熱設計要提升；二是控制策略要改進（構網控制），同時保護配置也是不同的。
 

構網(Grid-Forming,GFM)，控制技術從實現原理上看，最簡單的表述就是，我們是通過變流器，經過阻抗向系統并網點提供一個具有一定維持能力的電壓源。它和傳統的儲能比的話，它的優點是什么？可以實現等效慣量和系統強度的支撐，同時強弱電網可以自適應，也可以孤網運行，可以在無源網絡運行，如黑啟動。2018年南瑞繼保在西北新疆地區實現了32臺變流器電壓源的黑啟動，已經穩定運行到現在有4、5年了，完全是孤網，整個效果目前看是非常穩定的。
 

構網型的控制基礎與常規的同步機組類似，可以在擾動前、中、后各個階段，構建起電力系統穩定運行必須的電勢，起到真正“支撐性”作用。
 

當前構網型技術路線有很多，以虛擬同步技術為基礎的路線占主導地位，其它同步機+現有變流技術的混合路線。
 

構網控制它的功能是在內電勢多時間尺度上進行控制，包括瞬時的響應、暫態的響應，以及穩態的響應。
 

同時，在直流發生換相失敗的時候，導致交流系統出現暫態過電壓，針對常規的動態無功補償響應滯后存在反調等問題，構網儲能能夠快速平抑電壓的變化。
 

在電網出現功率缺額的時候，構網型儲能可以發揮電壓源的作用，可以瞬時自然分擔電網不平衡功率，減少電網頻率變化速度。
 

南瑞繼保針對構網型儲能也做了很多研究，也有各種技術載體。其中包括集中式儲能、液冷儲能一體柜低壓儲能、高壓直掛儲能、光儲一體裝置、柔直系統。
 

集中式儲能，由集中式的PCS加上電池的直流系統。我們發展了從電池底層BMS到最上級控制EMS的完整設備體系（4S一體化架構），全部是南瑞繼保自主研發的，基于同一個平臺，整個響應時間非常快，目前實際可以做到30個毫秒之內（閉環響應），這個參數在業內是有明顯優勢的。
 

第二個是戶外型液冷一體柜。
 

如圖所示，整個柜子里面我們是交流輸出的，交流可以輸出可以380V，也可以輸出690V，集成的電池、PCS，以及液冷的冷卻系統，包括儲能變流器也是采用液冷的，整體集成在戶外柜里面。
 

我們尺寸做到1.3m×1.5m×2.45米，能量密度可以做到200千瓦/400千瓦時，能量密度業內領先。
 

它的安全性方面：柜體只有交流接口，直流不出柜，同時我們支持數千臺交流側并聯。百兆瓦級，甚至吉瓦級的都可以用這個柜子拼接起來，現場的模塊化非常容易擴展。同時，單簇精細控制和管理，無電池并聯，電池容量利用率和壽命得到提升。另外，柜體、模組雙重消防，安全性有非常好的保證。
 

這個產品我非常看好，一是它可以在大型的儲能電站（百兆瓦級以上）也可以用，提升了安全性。

今天主題是“光儲充”，很多的用戶側，我們在浙江和江蘇都有這種產品在推廣，業主非常看好。包括充電站我放這個產品，因為能量密度比較高，而且全部液冷之后是免維護的，給客戶帶來的體驗非常好。
 

還有一個是高壓直掛的方案，現在這個方案也比較火，有一定的先進性，在技術上面難度比較高一點，目前有百兆瓦級的高壓直掛項目會落地。它的優點是，電壓等級可以做到35千伏，和主網電氣距離會更近，從構網角度，給電網的支撐更好。同時避免了傳統的傳統低壓儲能較為分散的特點，單體可以做到25兆瓦/50兆瓦時，單個體量這么大，這樣協同性就會更優，構網特性也會更好。
 

還有光儲一體的構網技術。它的儲能和光伏直流側進行耦合設計，在并網側變流器采用構網控制，實現靜止同步發電機的特性，節約變壓器、并網變流器，投資會少一點。
 

此外，我們在某個柔直現場，利用成熟技術，實現更高電壓等級直接儲能的同步并網，儲能接入之后，可以完全解耦柔直兩側控制，這樣應用場景會更廣，在柔性直流線路上擴展儲能的場景，當然這個目前還處在前期項目階段，沒有完全產業化。