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天传微网储能——新挑战、新方案、新高度

发布时间: 2022-12-23 文章来源:

  一、新型电力系统面临的挑战

  随着全球去碳排放的浪潮以及可再生能源的大量运用,基于火电、水电、核电等传统发电机的电网结构遭遇到冲击,电力系统正形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”发展趋势。

  “双高”背景下,新型可再生能源发电与传统同步发电机、柔性交直流输变电与传统交流输变电有本质的区别,伴随着越来越多由电力电子发电设备的接入电网,将会导致电网系统缺乏惯性,相应的电网短路容量比SCR系数值减小,导致系统特性发生深刻的变化,带来新型电力系统的稳定性问题。“双高”电力系统整体的新特点主要包括[1]

  1)多种能源并网、多种输配电网络(交、直流)互联、多种电能产销主体共存的发展趋势使得系统形态结构和稳定性特征发生重大变化,旋转式同步发电机比例下降,电力电子接口的电源和负荷占比急剧上升,决定系统行为的因素增多。

  2)新型可再生能源机组容量较传统火电机组低两个数量级,同等容量下机组数量多两个数量级,导致机组组合与运行方式数剧增,给系统运行、调控带来重大挑战。

  3)风、光等可再生能源机组的低惯性、弱致稳性、弱抗扰性及出力随机性等特征降低了电网抗扰动能力和调节能力,严重影响系统稳定性。

  4)多样化变流器之间及其与传统电网元件之间的多尺度、宽频带电磁引发全新的稳定性问题,稳定分析与控制的难度增大。

  二、构网型储能系统

  新能源发电、微电网、孤岛电网等“双高”新型电力系统中加入储能系统是解决电网高波动性及高随机性的有效途径。储能在平滑功率输出、跟踪计划出力、削峰填谷、AGC等方面已经实现了基本应用,从而一定程度上降低了弃风弃光率,增加了电力系统的频率稳定性。

  然而目前常规的并网储能逆变器通常采用跟网型控制模式,属于电流控制型逆变器,需要依赖既有电网,相当于受控电流源,不仅缺乏组网、撑网的能力,随着容量增加,会进一步降低电网的短路容量,引发电力系统谐振,无法起到“双高”电力系统的支撑作用。

  解决“双高”电力系统的关键途径是配置构网型储能系统(主动电压支撑型变流器),即电压控制型储能变流器。构网支撑型储能系统的核心目标:提高电力系统强度,为电网提供电压支撑、惯性支撑及频率控制。其既可以并网运行,也可以不依赖电网,独立运作。

  

  三、天传微网储能

  天津电气院多年来深耕孤网电网、微电网等极弱电网场景下的储能系统解决方案,在高比例新能源发电、高电力电子化电力系统、微网独立供电系统研究与实际应用方面,积累了大量基础性关键技术研究成果及实际应用经验,目前在国内外完成了数百MW复杂工况下的储能系统实际工程。

   

   

  天津电气院利用自身研发资源优势,打造了基于VSG(虚拟同步机)储能变流器及全场景EMS能量管理系统的构网支撑型储能系统(Grid Forming)解决方案。所研制的电压源VSG储能变流器,采用功角闭环控制,特别适于对弱电网、微电网、孤岛电网的惯量支撑和一次调频,可实现电压源即插即用,工程应用便捷,技术优势明显:

  1)电压源特性并网(电压源、电流源之间灵活切换)

  2)内置功率同步控制

  3)采用虚拟同步机控制技术,系统参数灵活自适应

  4)并网与孤网运行模式无缝自如切换

  5)实现多机虚拟同步机之间自组网、自同期

  6)满足大型新能源独立供电系统构建

  

  2022年是天传微网储能收货满满的一年,不仅得到了各个项目用户的高度赞誉, VSG变流器产品及能量管理系统EMS更是以强劲的实力分别荣获了“2022年度中国储能产业最佳PCS供应商奖”和“2022中国储能行业十佳EMS供应商”奖项。产业奖项是对储能产业链的优秀企业肯定,为行业树立标杆。

   

  2023年天津电气院将继续加强关键核心技术攻关和自主创新能力提升,以产学研融合推动储能产业高质量发展。

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