从支撑到构网,光储系统并网技术进入新阶段

新能源采编储能 2023-07-20 08:50:44 494阅读 举报

  网讯:

一、电力事故引发的技术革命!

  2011年,“风电三峡”酒泉一连发生三次大规模脱网事故导致电压大幅波动,甚至波及甘肃电网,将整个西北电网主网的频率拉低。

  2011年2月24日,甘肃酒泉的一次“一般性电网电压波动”,引起酒泉16个风电场的598台风电机组脱网,损失出力84万千瓦,占事故前酒泉地区风电出力的54.4%。

  2011年4月17日,甘肃瓜州15个风电场702台机组脱网,损失出力100.6万千瓦,占事故前酒泉地区风电出力的54.17%。

  2011年4月25日,酒泉风电基地再次发生事故,上千台风机脱网,损失风电出力153.5万千瓦。

  随后,具备“低电压穿越”功能,成为风电机组并网的前提条件。同时,也拉开了新能源发电项目的并网技术革命的序幕!

二、不断提高的新能源并网技术要求

  随着新能源大规模接入,发电端电力电子设备比例提升,同步发电机容量比例降低,系统惯量减小。当新能源占比达到一定水平时,易造成电网电压、频率波动,甚至脱网,发生开头介绍的,类似酒泉案例的大规模电力事故。如下图所示。

图1:高比例可再生能源电力面临的挑战

  随着风电、光伏发电项目在电网中占比的提高,电网对新能源项目的要求也不断提高。国际能源署将新能源发电量在电网中占比,分成六个阶段;不同阶段,电网对新能源的并网技术都提出新的要求。因此,风电、光伏项目的并网技术水平,从适应电网阶段,发展到支撑电网阶段,未来将迈入“构建电网”新阶段!具体如下图所示。

图2:不同新能源渗透率下的并网技术要求

三、国内新能源占比不断提高,提出“构网”要求!

  截止2022年底,国内风电、光伏累计装机758GW,占到电力装机的29.6%;2022年,风电、光伏的总发电量为11853亿度,合计占比13.7%,如下图所示。

图3:2022年底,国内电力装机、发电量构成

  因此,截止2022年底,已经有12个省份新能源发电量占比超过13%,甚至有5个省份占比超过24%,如下图所示。

图4:2022年,各省风电、光伏发电量占比

  预计到2023年底,国内风电、光伏累计装机预期超过920GW,占到电力装机32.6%以上;2023年,风电、光伏的发电量占比预期达到15.3%。届时,将有越来越多的地区,对新能源并网提出“构建电网”的新要求。

四、光储系统构网技术,助力新型电力系统

  光储系统通过构建电网技术,充分利用光伏系统、储能的优势,针对高比例可再生能源电力面临的三大挑战,助力新型电力系统建设。

  基于对电网的深刻理解,阳光电源推出光储系统构建电网的九大技术,能解决大规模新能源接入电网遇到的难题,保障光储系统在弱电网、高新能源渗透率下,能够正常运行。阳光电源今年上半年发布了《干细胞电网技术白皮书》和《5A融合-地面电站解决方案白皮书》,详细介绍了九大技术,具体如下表所示。

表:针对高比例可再生能源问题的九大构网技术

  上述构网技术的使用,将使电网呈现更稳定、更柔性的电源特征,可助力新型电力系统电压、频率更加稳定,防止风电、光伏电站脱网,并且提高脱网后的快速恢复能力。为电网、投资企业带来三大价值

  1)提高光储系统强度:当电网出现频率波动时,能提供毫秒级惯量响应,快速抑制频率波动;电网电压暂态变化时,实现有功功率与端口电压同步调节,电网电压波动低于2%Un,等效提升电网强度,提高光伏消纳比例。

  2)恢复电网供电:当局部电网发生脱网故障时,能快速辅助燃气轮机重启、新能源场站发电再接入,实现区域、城市级的分布式电网构建,快速恢复供电。

  3)提升辅助收益:快速灵活的参与电网调峰、调频、备电应用等辅助服务,获取收益。

五、应用案例

  案例1:支持弱电网区域电力保供!

  西藏措勤县平均海拔 4700 米以上,能源结构以水电支撑为主、光伏为辅,远离西藏主电网,网架结构薄弱,运行控制难度大,整体供电可靠性较低。

  阳光电源集合水电、光伏、风电、混合储能(锂电及铅酸)、柴油发电 5 种电源并联运行,建成三条电源进线、四条负荷出线的10kV微电网。通过VSG控制策略,将同步发电机转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入变流器中,具备电网电压构建能力,提高微网系统频率稳定性和供电质量,保障措勤县 4000 多城镇、工商、牧民等用户的可靠供电,在微电网领域多能源互补应用、高海拔地区应用、以及虚拟同步电机技术应用等多个方面具有里程碑意义。

  案例2:支持新能源高渗透率区域项目并网

  湖北随州受外送卡口限制,新能源消纳困难,常规电源无法应对新能源出力波动,导致电力电量平衡困难。新能源无惯量、对电网支撑弱,导致系统调频调压能力下降,电网难以稳定运行。

  阳光电源采用基于能量路由器的多微网互联解耦技术,提高外送能力;针对部分风力、光伏发电机组进行电压源支撑技术改造,实时支撑电压,提供虚拟惯量,且满足孤岛运行下的电压构建能力。提高区域电网的供电质量,10kV 母线电压波动幅度从15%Un 降低到 10%Un。减小电力系统投资,改善新能源消纳能力,提高系统稳定性。

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作者:新能源采编
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分类:储能
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