伴隨新能源滲透率不斷攀升，儲能構(gòu)網(wǎng)剛性需求越來越明顯，構(gòu)網(wǎng)引發(fā)的儲能技術(shù)革命仍在繼續(xù)。

這種迫切需求主要來自于當(dāng)前西部以及一些弱網(wǎng)區(qū)域的需求。但在未來，“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，新能源的大規(guī)模發(fā)展已不區(qū)分地域，支撐新能源電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是全球性的需求。構(gòu)網(wǎng)型儲能在提高新能源發(fā)電能力、提升輸電通道輸送能力、提高供電可靠性、提升負(fù)荷中心電網(wǎng)電壓支撐能力、增加電網(wǎng)黑啟動資源、提升電網(wǎng)黑啟動效率等方面優(yōu)勢明顯，全球的構(gòu)網(wǎng)型儲能需求也將非常明確。

伴隨構(gòu)網(wǎng)需求逐漸涌現(xiàn)，儲能系統(tǒng)構(gòu)網(wǎng)設(shè)備主要有兩種，一是低壓儲能系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)，二是高壓儲能系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)。

值得一提的是，常見的儲能變流器基本上大都采用低壓結(jié)構(gòu)，比如三電平結(jié)構(gòu)，一般電池堆的電壓在DC1500V左右，對應(yīng)變流器輸出電壓大概在AC690V，這時(shí)候如果把功率做到5MW以上等級，電流非常大，額定電流會超過4000A，電流已經(jīng)超過儲能變流器功率元件的限額。如果還要做構(gòu)網(wǎng)型儲能變流器，對于變流器的過載要求更高，要求能短時(shí)承受3倍額定電流過載。做額定3倍過載時(shí)，系統(tǒng)過載能力就要求更高，對于電力電子器件的要求也更高。

從當(dāng)前電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢看，一定是朝著提高電壓等級、降低運(yùn)行電流的方向發(fā)展。

據(jù)了解，高壓儲能可將原來的儲能變流器交流電壓等級由原來的690V擴(kuò)展到10kV乃至35kV，這樣單機(jī)容量就可以突破現(xiàn)在的功率限制，直接可以做到單機(jī)25MW、50MW甚至100MW的等級。

何為高壓構(gòu)網(wǎng)？

何為高壓構(gòu)網(wǎng)？首先從何為構(gòu)網(wǎng)型儲能說起，構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)本質(zhì)上是電壓源，它能夠內(nèi)部設(shè)定電壓參數(shù)，輸出穩(wěn)定的電壓與頻率。構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)不僅可以并網(wǎng)運(yùn)行，還可以離網(wǎng)運(yùn)行，對電網(wǎng)的支撐能力較強(qiáng)。

據(jù)介紹，構(gòu)網(wǎng)能力的重要標(biāo)準(zhǔn)之一“3倍10秒過載能力”是由南瑞繼保最先提出，并成為當(dāng)前通行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

南瑞繼保于2018年提出構(gòu)網(wǎng)儲能理念并針對應(yīng)用場景進(jìn)行深入的研究，2020年在結(jié)合國內(nèi)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，兼顧支撐性和經(jīng)濟(jì)性，提出了“3倍10秒的過載能力”和其他關(guān)鍵參數(shù)的需求并進(jìn)行了驗(yàn)證，形成完整的理想同步電源構(gòu)網(wǎng)技術(shù)概念，在2021年底全系列構(gòu)網(wǎng)型儲能產(chǎn)品通過了中國電機(jī)工程學(xué)會組織的技術(shù)鑒定，2022年進(jìn)入大規(guī)模工程應(yīng)用。南瑞繼保還研發(fā)了構(gòu)網(wǎng)型柔直、構(gòu)網(wǎng)型SVG和靜止同步相調(diào)機(jī)等，是行業(yè)內(nèi)唯一可以提供全過程電壓源特性的構(gòu)網(wǎng)裝備企業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，南瑞繼保已經(jīng)累計(jì)實(shí)施超過60多個(gè)構(gòu)網(wǎng)工程，功率超4GW。

高壓直掛（級聯(lián)）儲能變流原理和低壓儲能變流器不同，無需升壓變壓器，系統(tǒng)效率比低壓儲能高，和電網(wǎng)的電氣距離近，暫態(tài)過程中電壓支撐效果更好，是實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的最佳載體。

目前，南瑞繼保高壓構(gòu)網(wǎng)技術(shù)已在項(xiàng)目現(xiàn)場經(jīng)歷了中國電科院、地方省級電科院包括一次接地試驗(yàn)、相間短路試驗(yàn)、變壓器勵(lì)磁涌流沖擊、網(wǎng)級黑啟動等嚴(yán)格的現(xiàn)場試驗(yàn)，均一次性順利通過。

同樣，智光儲能、新風(fēng)光也認(rèn)為高壓直掛儲能系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)能力是很強(qiáng)大的。智光儲能技術(shù)總監(jiān)湯旭認(rèn)為，高壓直掛系統(tǒng)方案在各種構(gòu)網(wǎng)型控制方面，就具有非?？斓捻憫?yīng)速度。單機(jī)響應(yīng)與全站響應(yīng)時(shí)間基本相等。

“假如一個(gè)100MW、200MWh的儲能電站只有兩套50MW單機(jī)，控制可以從EMS直接連通到PCS的控制，響應(yīng)非?？臁６鴤鹘y(tǒng)的儲能系統(tǒng)，假如采用2.5MW或者1.25MW的PCS，100MW的系統(tǒng)里會有幾十臺單機(jī)。幾十臺單機(jī)的控制要從EMS到區(qū)域控制器、協(xié)調(diào)控制器，最后再一級一級下發(fā)到PCS上。響應(yīng)時(shí)間會拖得很長，全站響應(yīng)時(shí)間會超過100-200ms?！睖癖硎尽?/p>

日前，海博思創(chuàng)也推出了構(gòu)網(wǎng)型高壓級聯(lián)解決方案。海博思創(chuàng)構(gòu)網(wǎng)型430kW PCS，能夠使變流器模仿同步機(jī)動態(tài)特性，提供等效的電網(wǎng)主動支撐。海博思創(chuàng)稱，這一方案不僅提升了儲能系統(tǒng)的靈活性與可靠性，更在保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定、促進(jìn)新能源消納方面展現(xiàn)出巨大潛力。

此外，海博思創(chuàng)也表示，在大容量構(gòu)網(wǎng)儲能電站需求中，海博思創(chuàng)高壓級聯(lián)相比低壓儲能系統(tǒng)具備一些獨(dú)特的優(yōu)勢，具備高效率、大容量、少層級、四級均衡管理等特點(diǎn)。

高壓構(gòu)網(wǎng)VS低壓構(gòu)網(wǎng)

當(dāng)前業(yè)界有稱高壓直掛，也有稱高壓級聯(lián)。實(shí)際上，高壓直掛儲能和高壓級聯(lián)儲能是同一種技術(shù)的兩種說法，一種偏向于體現(xiàn)無需升壓的特點(diǎn)，一種偏向于體現(xiàn)變流單元串聯(lián)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)。

當(dāng)前，低壓并聯(lián)系統(tǒng)和高壓直掛系統(tǒng)均可以實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)控制。但高壓直掛（級聯(lián)）儲能系統(tǒng)效率比低壓并聯(lián)儲能高，暫態(tài)過程中電壓支撐效果更好，是實(shí)現(xiàn)構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的最佳載體。

南瑞繼保技術(shù)專家介紹，高壓直掛（級聯(lián)）儲能的技術(shù)門檻較高，需要較多的技術(shù)積累，更加適配對儲能性能要求高、系統(tǒng)容量大的場景，未來將是大容量、共享型、電網(wǎng)側(cè)的“主力軍”。

在低壓構(gòu)網(wǎng)中，除了南瑞繼保外，陽光電源、華為數(shù)字能源、科華數(shù)能等均在項(xiàng)目中展示了構(gòu)網(wǎng)能力。其中，PCS環(huán)節(jié)也將目光聚焦到構(gòu)網(wǎng)儲能上來，盛弘股份、上能電氣、索英電氣、為光能源等相繼推出構(gòu)網(wǎng)型PCS。

不過南瑞繼保專家提醒，構(gòu)網(wǎng)型儲能國家標(biāo)準(zhǔn)沒有正式頒布，各企業(yè)對構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的理解肯定是不一樣的。近期就有項(xiàng)目因?yàn)榈胤诫娋W(wǎng)驗(yàn)收試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)原供貨構(gòu)網(wǎng)設(shè)備不具備真實(shí)構(gòu)網(wǎng)能力，需要進(jìn)行項(xiàng)目構(gòu)網(wǎng)改造，項(xiàng)目整體進(jìn)度、投資都受到重大影響。

而單機(jī)百兆瓦級別的高壓直掛構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)：一是效率非常高，可以達(dá)到90%以上的轉(zhuǎn)換效率；二是運(yùn)行特性，可以在控制方式上模擬同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性，可以為電力系統(tǒng)提供頻率支撐、慣量支撐。對電網(wǎng)的支撐能力更強(qiáng)，控制難度實(shí)現(xiàn)更低。整個(gè)站只有幾套PCS系統(tǒng)，控制難度低，而且整站響應(yīng)非?？焖?，更符合電力系統(tǒng)對于構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)的快速響應(yīng)控制要求。

新型電力系統(tǒng)的高速發(fā)展迫切需求構(gòu)網(wǎng)技術(shù)的支撐，技術(shù)的快速發(fā)展超前于管理措施的制定，構(gòu)網(wǎng)型儲能國家標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，部分省區(qū)管理機(jī)構(gòu)已經(jīng)制定了地方技術(shù)要求，將進(jìn)一步推動構(gòu)網(wǎng)型儲能的規(guī)范化發(fā)展。

場景分野或?qū)⑹俏磥淼慕K局

總體來看，高壓直掛儲能技術(shù)雖然具有一些顯著的優(yōu)勢，但也存在一些不可忽視的劣勢：

一是，經(jīng)濟(jì)性限制。高壓級聯(lián)直掛式儲能技術(shù)主要適用于5MW以上的系統(tǒng)，這意味著在小規(guī)模應(yīng)用中可能不具備經(jīng)濟(jì)性。此外，該技術(shù)只能輸出6KV、10KV等電壓等級，這在一定程度上限制了其在工商業(yè)應(yīng)用中的靈活性。

二是，系統(tǒng)復(fù)雜性。由于系統(tǒng)包含多個(gè)儲能單元，每個(gè)單元由H橋和獨(dú)立小電池堆組成，這種設(shè)計(jì)雖然可以減少占地面積和提高安全性，但也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。這種復(fù)雜性可能會增加維護(hù)的難度和成本。

三是，技術(shù)適用范圍。高壓級聯(lián)直掛式技術(shù)主要適用于大型儲能系統(tǒng)，對于中小型或分布式的儲能需求，這種技術(shù)可能不是最經(jīng)濟(jì)或最適用的解決方案。

綜上所述，高壓直掛儲能技術(shù)雖然在某些方面表現(xiàn)出色，但在經(jīng)濟(jì)性、系統(tǒng)復(fù)雜性和技術(shù)適用范圍上存在一定的局限性。在考慮采用這種技術(shù)時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場景和需求進(jìn)行綜合評估。

觀察人士認(rèn)為，未來高壓、低壓兩種路線或?qū)⒃谑褂脠鼍吧戏忠?，其中，大容量、共享型、電網(wǎng)側(cè)構(gòu)網(wǎng)需求或?qū)⒏m合高壓儲能系統(tǒng)。