2024年终盘点③:招标容量超13GWh,构网型储能“强势崛起”
据能源圈了解到,如果要盘点2024年发展最快的储能技术,构网型储能一定是其中之一。
作为电力“双高”特征下推动新型电力系统建设的关键技术,构网型储能无论是招标体量,项目应用、技术进展还是产业链布局,其在2024年都展现出了强大的发展潜力。
招标规模达13.56GWh
风电、光伏等新能源发电占比的持续提升,促使传统以同步发电机为主体的电力系统,向高比例新能源、高比例电力电子装备的“双高”新型电力系统转变。
高比例的间歇性可再生能源并网对电网稳定性造成冲击,尤其是在我国的西藏自治区、新疆维吾尔自治区、甘肃省、宁夏回族自治区等新能源占比高、电网基础相对薄弱的地区,以及依托沙漠、戈壁、荒漠建设的新能源大基地送端,面临着诸多挑战。
2020年4月,国家能源局发布的《电力系统安全稳定导则》明确提出新能源场站短路比应达到合理水平,同时电力系统需具备惯量和短路容量支撑能力。
构网型储能由此应运而生,其核心优势便是保障电网稳定。
构网型储能技术通过超配PCS方式提高过载能力构建起支撑大电网稳定运行的电压源,可以起到快速调频调压、增加惯量和短路容量支撑、抑制宽频振荡等作用,从而增强电力系统稳定性。
自2023年4月国家能源集团的一次招标项目中首次明确提出要求采用构网型储能设备后,构网型储能便在招投标市场持续放量。
据CESA储能应用分会产业数据库不完全统计,今年以来,包括系统、EPC、施工、设计等(不含PCS)在内的涉及构网型储能招标项目容量达13.56GWh,其中,1-11月,全国构网型储能项目采招落地规模为2.48GW/8.67GWh(不含集采)。
从地域分布看,新疆构网型储能项目定标规模为1.31GW/4.925GWh,容量规模占比56.79%,超过全国的一半,西藏、青海等紧随其后。
这些省份之所以构网型储能发展较快,是因为西北地区电网是“条状分割”的形态,且线路较长,导致在集中并网时缺乏网间调节能力,随着新能源不断接入局部电网越来越弱。
西藏则是因为,电网长期孤网运行,虽然近年来与西北电网、西南电网的连接大大加强,但部分地区仍属于弱网。
这些特殊因素迫使这些省份加速了构网型储能的布局。
以新疆和西藏为例,2023年7月,新疆发改委发布了《关于组织上报2023年独立新型储能建设方案的通知》,其中明确提出,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独立新型储能规模的20%。
西藏则是在全国首提强配构网型储能,今年前8月,其招标、开工的构网型储能项目达1.15GWh,另外,《西藏自治区2024年今冬明春电力保供方案》明确将新建3.02GW电力保供项目,释放超2GWh 构网型配储需求。
从单个招标项目容量规模看,GWh构网型招标需求是今年以来的一个明显趋势。
今年2月,中核集团新华乌什50万千瓦/200万千瓦时构网型储能项目招标及施工图阶段勘察设计招标,项目共建设500MW/2000MWh构网型储能,其中包括250MW/1000MWh磷酸铁锂储能,250MW/1000MWh全钒液流储能。
11月,中国华电发布新疆华电昌吉木垒凯升1050MW风光储大基地项目构网型储能电站EPC招标,该项目分两个区域,其中,风电区域装机容量800MW及储能容量112.5MW/450MWh;光伏区域装机容量250MW及储能容量150MW/600MWh。
12月16日,中广核新能源2025年度储能系统框架采购项目开标,本次采购总规模为10.5GWh,分为2个包件,其中,包1为1-3标段是构网型,共4.5GWh。
这是迄今为止,构网型储能系统最大规模的一次招标。
从支持政策看,今年以来,国家和地方层面对于构网型储能的支持政策逐渐清晰。
国家层面,今年有两个涉及构网型储能的重磅支持政策出台,其中一个是,3月,国家发改委、国家能源局发布《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》提出,在具备条件地区推广车网协调互动和构网型新能源、构网型储能等新技术。
7月,国家发展改革委、国家能源局、国家数据局共同发布《加快构建新型电力系统行动方案(2024—2027年)》,明确提出推进构网型技术应用,根据高比例新能源电力系统运行需要,选择典型场景应用构网型控制技术,具备主动支撑电网电压、频率、功角稳定能力,以保障电力系统稳定运行。
地方层面,自西藏2023年在全国首提强配构网型储能之后,新疆、辽宁、福建、陕西、内蒙、江苏等多地也相继出台了构网型储能支持政策。
有机构预计,未来5年,构网型储能在全球有望达到20%的渗透率,国内构网型储能市场在全国及各地政策支持和电力系统改造等刚需下渗透率有望加速提升。
可以预见,未来,招投标市场将有更多、更大的构网型储能招标需求释放。
多个项目刷新记录
构网型储能在2024年全面“崛起”另一个表现是,构网储能应用加速落地。
据数字储能网不完全统计,今年以来构网型储能并网规模至少超过3.5GWh,投运的200MWh级的构网型储能电站逐渐增多,其中多个项目刷新全国、全球最大项目记录。
2024年2月,全球首个海上构网型储能项目--涠洲岛5MW/10MWh储能电站投运,电站装机容量5兆瓦/10兆瓦时,总储能量10000度电,与涠西南油田群电网内的燃气电站、余热电站、光伏电站共同构建了我国首个源网荷储一体、多能互补的海上油田群智慧电力系统。
5月,全球首个100MWh智能组串式构网型储能电站--青海格尔木鲁能50MW/100MWh构网型储能电站投运,电站采用智能光储发电机解决方案,具备3倍的无功电流,5ms惯量启动时间,0.1~100Hz宽范围振荡抑制等特性,通过重构“电压、频率、功角”稳定,让新能源具备传统发电机一样“稳”的特性,可提升40%新能源接入比例,不仅在有效解决新能源不稳定、低惯量等特性方面做出了具体实践。
11月,全球海拔最高、装机容量最大的高原型独立构网型储能项目——西藏开投色尼区达嘎普独立构网型储能电站在西藏自治区那曲市并网送电。该项目是西藏自治区2024年重点保供项目,由西藏开投集团与那曲市、自治区能源局、国网西藏公司等单位共同主导推动,地处那曲市色尼区,海拔4600余米,总投资4.52亿元(人民币,下同),总装机容量100MW/400MWh。
同月,新疆克州300MW/1200MWh构网型独立储能项目全容量并网送电成功,该项目是全球磷酸铁锂电池储能路线中容量最大的构网型项目。
还有,全球海拔最高、装机容量最大的高原型独立构网型储能项目——西藏开投色尼区达嘎普独立构网型储能电站也于11月在西藏自治区那曲市并网送电。该项目是西藏自治区2024年重点保供项目,地处那曲市色尼区,海拔4600余米,总装机容量100MW/400MWh。
除此之外,2月份投运的甘肃民勤县独立共享储能60MW/240MWh诸能电站是甘肃首个构网型独立共享储能项目;4月投运的国能曙光10万千瓦/20万千瓦时储能电站是宁夏电网首个构网型储能电站、国华电辽宁铁岭离网储能制氢一体化项目是我国最大规模风电离网制氢示范项目。
多家企业构网型技术取得新突破
构网型储能的核心技术在于PCS,要求设备具有超高的过流能力和控制能力,存在一定的技术壁垒,国内仅有华为数字能源、阳光电源、远景能源、科华数能、盛弘电气、南瑞继保等典型企业具备或储备构网型储能的技术能力。
从2024年构网型技术的进展看,华为、阳光电源、南瑞继保等等构网型技术第一梯队的企业继续引领这一热门技术领域的创新,远景储能、金风科技、南网科技也在跟进。
2023年,阳光电源推出业内首个以光储构网型控制技术为核心的《干细胞电网技术白皮书》,今年3月,阳光电源再次升级了这一技术理论,丰富了构网型技术内涵。
如通过ms级柔性惯量支撑、宽频振荡抑制等技术,保障新能源稳定并网运行;通过分区异步黑启、多站同期并联、源网荷储协同等技术,助力构建区域微网;还有以柔性动态谐波治理、混合型电网构建等技术,动态治理调节谐波,助力构建局域异步电网等。
6月,阳光电源“干细胞电网技术”收获了业内首个光储全场景构网实证报告,该测试于今年3月进行,现场一次性通过。
专家组搭建了构网型光储系统实证测试环境,分别针对极弱网、弱网、强网、离网等不同场景,对阳光电源光储系统的自主电压建立、电能质量、短路比适应性等展开了7大项16小项性能考核,充分验证了“干细胞电网技术”增强型连续高低穿、柔性惯量支撑、微秒级电压构建、快速黑启动等全场景构网能力。
5月,华润电力联合华为数字能源技术有限公司,于新疆哈密华润咸水泉储能电站完成了全球首个百兆瓦时级组串式构网型储能电站性能测试。
项目设计了“单元级、多单元级、整站级”3个维度的测试方案,共完成了相角跳变、宽频振荡、跟/构网模式切换、阻尼性能验证等10大项、55小项、826个测试点位的试验任务,首次验证了大规模构网型储能电站的跟/构网模式切换、参数批量修改、黑启动等整站构网功能特性,并成功解决了大规模构网型储能电站的多机并联在电网扰动下的稳定性难题。
7月,金风科技完成了全国首个构网型风储场站220kV黑启动及微网人工短路实验。该构网型风储场站共安装200MW金风科技风电机组,配置36MW/120MWh金风储能系统。在完全没有火电支撑的前提下,金风科技通过构网型技术及装备实现了新能源独立成网。
12月,国能宁东曙光100MW/200MWh储能站完成了全球首次百兆瓦级构网型储能黑启动和人工短路试验,该电站采用南瑞继保全套构网解决方案,由百台PCS组成。为了确认上百台构网型储能在系统故障“前、中、后”全过程的整体“同步电源”特性,在构网型储能作为唯一支撑电源的全离网场景开展了黑启动、近端人工短路等严苛试验。上百台构网型PCS顺利实现秒级同步黑启动,故障时无延时输出3倍短路电流、多机环流小于1%,故障后毫秒级电压恢复。
同月,远景全球最大容量构网型储能实证平台一次性通过中国电科院全场景测试,也是全球首个通过全场景测试的构网型储能,各项性能测试表现优异,达到了国际领先水平。实证平台位于内蒙古鄂尔多斯零碳产业园内,主体为远景5.5MW/14MWh全球最大单机容量构网型储能,实测涉及8大技术场景,覆盖构网全场景,合计近千项性能测试,现场验证了弱电网电压频率支撑、黑启动、离网运行、随网/构网无缝切换、连续高/低压故障穿越、惯量支撑、阻尼控制、宽频振荡抑制等前沿技术。
此外,南网科技在2023年度财报中透露,已完成1250kW、1750kW构网型储能变流器样机研制及第三方测试工作。最终目标是:在弱电网或无电网支撑条件下,可自主构网并维持系统的电压、频率稳定;支持多机并联运行;具备故障电压穿越能力。
构网型储能新品频出
随着构网型需求逐渐增多,储能系统构网设备的研发主要朝着两个方向发展,一是低压储能系统的构网,二是高压储能系统的构网。
其中,南瑞继保、易事特、新风光、智光储能、为光能源等主要聚焦高压直挂储能系统;阳光电源、华为数字能源、科华数能等均具备低压构网能力。
另外,PCS领域产品迭代也朝着构网储能发展,盛弘股份、上能电气、索英电气、为光能源等PCS产品都具备构网型功能。
围绕上述三个方向,今年以来,多个企业发布了构网型储能新品。
盛弘储能推出的盛弘PWS1-2500KTL-H储能变流器可灵活适配直流侧600~1500V宽电压范围和交流侧400V、630V、690V等多种电压制式,满足不同场景的接入需求。
产品具备VSG(虚拟同步发电机)、PQ(有功无功控制)、VF(电压频率控制)以及黑启动等功能,兼备构网型GFM(Grid-Forming Mode)功能,不仅能够主动支撑电网,更能灵活参与电力市场服务,精准且快速响应调峰、调频、AGC、AVC等调度,助力电网安全稳定运行。
奇点能源推出的4小时储能系统eBlock-836以构网型技术为基础,对电芯、BMS、PCS、消防系统等进行全面升级,采用“All in one”设计,配备215KW构网型组串PCS实现单电池簇精细化管理,涉网性能佳,应用广泛。
禾望3.45MW储能变流器二代机型具备PQ、VF、VSG、黑启动等功能,全方位满足储能需求,另外,具备超高的过流能力和控制能力,满足构网型储能需求。
华为数字能源推出全球首款风液直冷工商业储能新品华为LUNA2000-215-2S12通过构网型并网算法,可实现 1.3 倍过载,降低初始投资;通过智能谐波算法,有效抑制谐波,可满足行业最高的Class B等级。
中车株洲所推出的0.25C和0.5C构网型储能系统所搭载的构网型PCS和电池舱,实现了PCS功率和电池舱容量之间完美配合,以最小的硬件超配和最佳整站配置满足3倍过载10S的构网需求,可构建大容量、高集成、高性价比的构网型储能系统。
针对新型电力系统低惯量的问题,科华数能全新一代S-EStation 2.0 5兆瓦/10兆瓦时智慧液冷储能系统具备惯量、有功/无功功率调节功能和主动支撑电网的能力。目前已率先通过全项构网测试,它的系统短路容量比(SCR)低于1.1,能够在电网故障时迅速恢复稳定,显著减少停电时间,可确保电力供应的连续性和稳定性。
海博思创推出的430kW液冷组串式PCS,将用于海博思创5MWh交直流一体储能系统产品,能够匹配标准的20ft集装箱,PCS内部集成高压盒、BMS,高防护、少维护,可提供用户单舱1.25MW/5MWh构网型交直流一体解决方案。
特变电工推出的新能源构网型组串式储能变流升压一体机,可以实现电池系统寿命提升20%,百兆瓦时系统能耗降低50%,占地面积减少21%,能量密度提升35%。通过算法具有快速响应电网适配的特点,广泛应用于各类复杂弱电网环境,储能度电成本降低6.5%。
智光电气百兆瓦级构网型高压储能系统,单机功率范围为25MW,仅需4台此类装置即可搭建100/200MWh的大型储能电站。每套系统都能独立响应电网调控,对EMS控制系统的反应迅速,具有显著的构网和电网支撑功能,尤其是在电网调配和电压稳定方面。
资讯来源:中国储能网
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