8月22-24日，由充换电百人会、中国充电桩网、中国风光储网、联联充电、国家电投&融和元储、充电联盟等单位联合主办，上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限公司承办的2022中国国际光储充产业大会&2022中国国际社区充电产业大会，简称：金砖光储充论坛&金砖社区充电论坛在常州香格里拉大酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”，既有企业细致入微的分析，也有行业专家为市场发展提出的设想与方案，助力落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，积极助力构建“双循环”新发展格局。

 

南京南瑞继保电气有限公司 储能行业总监 缪楠林出席论坛并发表主题演讲——《面向新型电力系统的构网型储能技术》 。

 

以下为演讲实录：       
    

缪楠林：各位同仁大家好，今天上午给大家汇报一下南瑞继保在储能方面的理解。
 

在“双碳”目标和建设新型电力系统的大背景下，新能源占比快速提升。新能源发电具备两大特性，一个是间歇性，第二个是波动性。
 

同时，光伏逆变器、风电变流器的两个特点，一是裕度比较低，二是快速控制性。也给我们的电网造成了挑战。
 

新能源受限的因素，从时间尺度上，整体上可以划分成对电力系统的安全稳定性，以及长时间周期的电力电量平衡能力的两大方面。
 

电力电子器件电网的弱支撑性、器件脆弱性和控制的快速性，带来了安全稳定性问题，时间尺度上表现的是在毫秒级和秒级的时间尺度上出现的问题。
 

新能源风电和光伏的间歇性、波动性，以及难以存储性，会给电力系统带来功率和能源平衡的问题。这个时间尺度上体现的是在秒级、小时级甚至以在年上的时间尺度上带来问题。
 

新能源的时空分布性、波动性和不确定性带来电力电量的时序平衡和空间平衡等影响。
 

电力系统的根本任务是满足负荷用电需求，即电源按负荷曲线进行调整。但是新能源无法存储，不具备这个能力，而且会增加电网的负担。
 

为了消纳新能源，首先我们的需求是有一个电力电量的平衡，电网需要更多的调峰资源。但是我们电力系统调节能力并不是完全局限在电化学储能上，它有很多的，包括需求侧响应、火电机组调峰改造、抽蓄等等。其中比较重点的一个是抽蓄，抽蓄由于机组技术的进步，过去很多不具备上抽蓄条件的自然地形，现在又可以上了。
 

氢能其实业界也很关注，但是氢能离产业化还需要大家做更多的努力。
 

第二个问题是电网安全稳定性问题，由于电网是不可能无限接纳新能源的，除了电量的平衡之外，还有稳定的问题。新能源大量介入是降低了电网的安全稳定。
 

IEEE原来已经增加了变流器驱动稳定性、谐振稳定性的新分类，之前是完全放在电能质量这一环节的。
 

电网常规机组占比的减少导致系统受到冲击，频率变化加快、电压变化剧烈、宽频振荡问题凸显，常规的措施难以解决。
 

放到一个大的时间尺度上，我们讲新能源对大电网的影响，随着它的占比是逐步增加的。当前问题还不是太大，如果以很长的时间维度看待这个问题，可能在十年前基本没有影响，现在可能对电力系统稳暂态调节和控制能力提出了一定要求。
 

到了2030年的时候，如果占比进一步提升，达到50%以上，可能挑战到到电力系统基本的强度。如果到2050年的时候，我们已经建成了以能源为主体的新型电力系统的时候，交流电网本质特征电势和转动惯量，如何去维持它，或者如何建立它，就提出一个很大的挑战。
 

我们需要建立一个同步的电压源，提供一个电压源支撑的技术路线有很多种，随着新能源、储能技术的发展与大量应用，以变流器虚拟同步技术为主的构网控制技术应用空间比较大。
 

南瑞继保提出的构网型储能技术。经过我们的测算，综合的动态特性好于同步电机的，成本低。通过配置变流系统达到所需的过载能力。
 

同步电压源的建立，常规机组与电力电子变流器不同，常规机组靠惯量维持电压内电势，而电力电子变流器靠控制，最终外特性基本接近。
 

我们也可以看到目前新能源并网，各省发改委能源局也对新能源配置储能提出了需求，这主要是为了解决电力电量平衡问题，目前也成为业内强配。除了电力电量问题之外，《电力系统安全稳定导则》里面也对新能源场站转动惯量或者短路比提出了明确要求，明确提出新能源场站要提供必要的惯量和短路容量的支撑。我们目前强配的这些储能，随着技术管理的日益完善，后期很有可能对它的构网特性提出一定的要求。
 

总结一下。新能源高占比的电力系统需要提升新能源对电网的支撑水平，首先当然是电网的电力电量平衡问题，主要借助于储能；其次要提升新能源场站对于电网的同步支撑能力，构网型储能在当中肯定会发生一个非常重要的作用。
 

第二个详细讲一下，大家可能会问构网型储能技术上如何实现？构网型储能，在常规储能的基础上，通过增加过流能力、改进控制策略，实现同步电压支撑。它在结构设计上，变压器、开关、刀闸等一致，区别是过载能力提升，包括整个系统的散热设计要提升；二是控制策略要改进（构网控制），同时?；づ渲靡彩遣煌摹?br />  

构网(Grid-Forming,GFM)，控制技术从实现原理上看，最简单的表述就是，我们是通过变流器，经过阻抗向系统并网点提供一个具有一定维持能力的电压源。它和传统的储能比的话，它的优点是什么？可以实现等效惯量和系统强度的支撑，同时强弱电网可以自适应，也可以孤网运行，可以在无源网络运行，如黑启动。2018年南瑞继保在西北新疆地区实现了32台变流器电压源的黑启动，已经稳定运行到现在有4、5年了，完全是孤网，整个效果目前看是非常稳定的。
 

构网型的控制基础与常规的同步机组类似，可以在扰动前、中、后各个阶段，构建起电力系统稳定运行必须的电势，起到真正“支撑性”作用。
 

当前构网型技术路线有很多，以虚拟同步技术为基础的路线占主导地位，其它同步机+现有变流技术的混合路线。
 

构网控制它的功能是在内电势多时间尺度上进行控制，包括瞬时的响应、暂态的响应，以及稳态的响应。
 

同时，在直流发生换相失败的时候，导致交流系统出现暂态过电压，针对常规的动态无功补偿响应滞后存在反调等问题，构网储能能够快速平抑电压的变化。
 

在电网出现功率缺额的时候，构网型储能可以发挥电压源的作用，可以瞬时自然分担电网不平衡功率，减少电网频率变化速度。
 

南瑞继保针对构网型储能也做了很多研究，也有各种技术载体。其中包括集中式储能、液冷储能一体柜低压储能、高压直挂储能、光储一体装置、柔直系统。
 

集中式储能，由集中式的PCS加上电池的直流系统。我们发展了从电池底层BMS到最上级控制EMS的完整设备体系（4S一体化架构），全部是南瑞继保自主研发的，基于同一个平台，整个响应时间非常快，目前实际可以做到30个毫秒之内（闭环响应），这个参数在业内是有明显优势的。
 

第二个是户外型液冷一体柜。
 

如图所示，整个柜子里面我们是交流输出的，交流可以输出可以380V，也可以输出690V，集成的电池、PCS，以及液冷的冷却系统，包括储能变流器也是采用液冷的，整体集成在户外柜里面。
 

我们尺寸做到1.3m×1.5m×2.45米，能量密度可以做到200千瓦/400千瓦时，能量密度业内领先。
 

它的安全性方面：柜体只有交流接口，直流不出柜，同时我们支持数千台交流侧并联。百兆瓦级，甚至吉瓦级的都可以用这个柜子拼接起来，现场的模块化非常容易扩展。同时，单簇精细控制和管理，无电池并联，电池容量利用率和寿命得到提升。另外，柜体、模组双重消防，安全性有非常好的保证。
 

这个产品我非常看好，一是它可以在大型的储能电站（百兆瓦级以上）也可以用，提升了安全性。

今天主题是“光储充”，很多的用户侧，我们在浙江和江苏都有这种产品在推广，业主非?？春?。包括充电站我放这个产品，因为能量密度比较高，而且全部液冷之后是免维护的，给客户带来的体验非常好。
 

还有一个是高压直挂的方案，现在这个方案也比较火，有一定的先进性，在技术上面难度比较高一点，目前有百兆瓦级的高压直挂项目会落地。它的优点是，电压等级可以做到35千伏，和主网电气距离会更近，从构网角度，给电网的支撑更好。同时避免了传统的传统低压储能较为分散的特点，单体可以做到25兆瓦/50兆瓦时，单个体量这么大，这样协同性就会更优，构网特性也会更好。
 

还有光储一体的构网技术。它的储能和光伏直流侧进行耦合设计，在并网侧变流器采用构网控制，实现静止同步发电机的特性，节约变压器、并网变流器，投资会少一点。
 

此外，我们在某个柔直现场，利用成熟技术，实现更高电压等级直接储能的同步并网，储能接入之后，可以完全解耦柔直两侧控制，这样应用场景会更广，在柔性直流线路上扩展储能的场景，当然这个目前还处在前期项目阶段，没有完全产业化。