构网型储能发展的四大挑战

随着储能技术的不断发展，并网型储能不再满足客户的需求，构网型储能应运而生。伴随西藏、新疆等地构网型储能需求频繁，构网型储能技术逐渐获得关注。储能构网型技术从本质上讲，构网是通过PCS来实现的，因此构网型技术一定程度上反馈了PCS的核心能力。

构网型储能技术最核心的点在于，它以电池作为能量载体，以功率变换单元也就是储能变流器作为传递媒介，辅以构网控制核心，来虚拟大型的同步发电机，为电网提供惯性，帮助解决调峰调频能力不足、电压稳定裕度低、暂态过电压、宽频振荡等问题，确保电网的稳定性和安全性。其显著特征在于需要能量，以及输出由传统的电流源型变为电压源型。

2023年5月，西藏发改委首次提出风电光伏新能源项目配套储能需“加装构网型装置”的要求。未来行业发展过程中，利用构网型储能来弥补“双高”电网下系统的惯量降低是新型储能领域的长期技术发展趋势。无独有偶。7月10日，新疆自治区发改委发布《关于组织上报2023年独立新型储建设方案的通知》，提出积极探索建设构网型储能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地构网型储能比例原则上不低于年度新型储能规模的20%。

新型电力系统对于构网型变流器的需求也逐步在增加。具体来看，需要构网型储能主动提供电网电压，能够提供电网惯量支撑，根据系统需要自主提供系统惯量，具备故障穿越能力和阻尼可控能力。

构网型储能逐渐成为行业关注热点。构网型储能相比微网，难度大很多。构网型储能需要解决新型电力系统里电网短路容量、改善系统转动惯量、优化频率电压控制、提供故障穿越支撑等难题。

当前，构网技术处于发展初期。但面向越来预告新能源高比例接入，构网技术成为建设高质量电网的重要“通路”。构网型储能玩家增多的同时，不容忽视的是构网型储能仍处于初期发展阶段。具体表现，当前构网型储能的功能定位、并网和调度运行管理及技术要求均尚不明确。而来自技术、协调、标准体现、成本等均具备不少挑战。

第一大挑战，正是来自技术的挑战，主要体现在单机过载、过流能力，同时还要适应具备差异化的电网环境。从技术角度看，首先，构网型储能技术具有较高的技术壁垒，核心考验的PCS能力，可构建起支撑电网稳定运行的电压源。短时过载成为“刚需”。目前，行业普遍采用“超配”2-2.5倍PCS的方式来满足储能系统在3倍过载时能够提供10秒的支撑能力。如何加强变流器的过流能力，从而有效降低因变流器电流快速增长带来的过流风险危及变流器硬件组件，是当前对于构网型设备面临的主要技术挑战之一。具体来看，如何提高构网型储能过流能力、单机过载能力仍是当前重要难题;而由于不同电网或地区差异化的构网要求，使得构网型储能控制算法、仿真建模要不断积累创新，方能适应不同的电网。

第二个挑战：如何与其他电压源设备协调，处理好多个电压源的问题。和储能电站已有的其他模拟电压源“抢活儿”是当前构网型储能发展亟待解决的问题。构网型储能作为电压源，若多台电压源设备并列运行，可能存在环流、抢功率等问题，影响系统的稳定性。构网型设备如何与这些已有的无功源设备相互协调也是当前构网型储能需要技术突破的重点方向。

第三大挑战，亟需完善构网型储能的标准体系。构网型储能硬件还缺乏相应的标准和规范，比如技术定位、技术规范、功能要求、测试规范、验收标准等亟待出台。具体来看，首先，构网型储能技术的应用逐渐增多要求储能系统及涉网的保护定值需重新设定，比如BMS、断路器等设备的过电流保护定值需调整以躲过短时过载电流等;其次，构网型储能应用于大电网工况下的功率分配标准和在未来电网中装机占比等问题开展研究。现阶段，构网型储能硬件标准缺乏，而PCS缺乏型式试验报告和制造标准。有专家呼吁，要建议加快制定相应规程规范，明确主要构网技术指标，完善构网型技术在大电网层面应用的相关标准体系建设。华能清能院去年牵头了全球第一个关于构网型变流器的完整标准《构网型储能变流器技术规范》，吸引了华为、阳光电源、西门子、汇川技术等20余家企业参与标准讨论，目前已于2023年12月26日发布。同时，国网新疆电力有限公司电力科学研究院牵头制定电工技术学会标准《构网型储能系统并网技术规范》《构网型储能系统并网测试规范》，于2023年12月27日发布。当前，目前国内构网国标未出，正由中国电科院牵头准备申请国标。

实际应用方面，以新疆为例，当地发布了电网地方标准，要求3倍过载10秒的需求。为满足3倍过载能力，构网型储能系统需要考虑PCS的最大过载能力、升压变过载能力、开关柜内断路器的最大过载能力、电流汇流柜内熔断器和负荷开关的过载能力、高压盒内熔断器及接触器或隔离开关的过载能力、动力线缆和铝排的过载能力，根据单个部件的过载能力选配不同的储能设备配置方案。

第四个困局则是如何解决构网型储能成本较高的难题。为了满足短时扩展能力，PCS需要具备较大的容量冗余，这直接增加了系统成本。构网型储能设备过流能力由1.5倍提升至3.0倍，整套储能系统设备超配，成本相应“上涨”。而在盈利模式方面，构网型参与惯量支撑，频率，黑启动等辅助服务的评价和回报机制尚不明确。以上述新疆案例来看，目前方案还是在0.25C系统内需要PCS及变流器超配来实现，对整体系统成本要求高，需要针对实际需求研发适用于构网应用的专用储能系统设备。

总体而言，从构网型储能投运项目运行经验来看，构网型储能还在发展的初期阶段，构网型储能需要设备企业、研究机构、业主单位、规划设计、并网调度等多方力量共同推动，才能不断提升构网型储能技术突破及大规模推广应用。