8月22-24日，由充换电百人会、中国充电桩网、中国风光储网、联联充电、国家电投&融和元储、充电联盟等单位联合主办，上海贺励展览有限公司、上海贺励商务咨询有限公司承办的2022中国国际光储充产业大会&2022中国国际社区充电产业大会，简称：金砖光储充论坛&金砖社区充电论坛在常州香格里拉大酒店顺利召开。本届大会设置“论坛峰会+展示台展示”，既有企业细致入微的分析，也有行业专家为市场发展提出的设想与方案，助力落实国家提出的“碳达峰、碳中和”战略目标要求，积极助力构建“双循环”新发展格局。
南京南瑞继保工程技术有限公司 储能行业总监 缪楠林出席论坛并发表主题演讲——《面向新型电力系统的构网型储能技术》 。
以下为演讲实录：
缪楠林：各位同仁大家好，今天上午给大家汇报一下南瑞继保在储能方面的理解。
目前大的背景大家比较清楚了，“双碳”目标和新型电力系统。
目前国家的新能源大的背景大家比较清楚了，新能源的资源是比较丰富的，同时新能源的成本也是快速在下降当中，带来整个新能源占比急剧的提升。新能源发电的特性大家都比较清楚了，它有两大特性，一个是间歇性，第二个是波动性。
同时，光伏逆变器、风电变流器它的并网器件有两个特点，一个是密度比较低，二是快速控制性。也给我们的电网造成了一个挑战。
新能源受限的因素，从时间尺度上，整体上可以划分成对电力系统的安全稳定性，以及长时间周期的电力电量平衡能力的两大方面。
从安全稳定性的角度，它主要由电力电子器件电网的弱支撑性、器件脆弱性和控制的快速性。时间尺度上表现的是在毫秒级和秒级的时间尺度上出现的问题。
由于新能源风电和光伏的间歇性、波动性，以及难以存储性，会给电力系统带来功率和能源平衡的问题。这个时间尺度上体现的是在秒级、小时级甚至以在年上的时间尺度上带来问题。
新能源的时空分布性、波动性和不确定性带来电力电量的时序平衡和空间平衡等影响。
电力系统的根本任务是满足负荷用电需求，即电源按负荷曲线进行调整。但是新能源无法存储，不具备这个能力，而且会增加电网的负担。
为了消纳新能源，首先我们的需求是有一个电力电量的平衡，电网需要更多的调峰资源。随着电化学储能技术今年由于原材料原因有小幅上涨，但总体趋势向下，它已经成为了新能源的标配。但是我们电力系统调节能力并不是完全局限在电化学储能上，它有很多的，包括需求侧响应、火电机组调峰改造，包括新能源的预测、抽蓄等等。其中比较重点的一个是抽蓄，抽蓄技术由于之前调频技术的进步，过去很多不具备上抽蓄条件的自然地形，现在又可以上了。我们看到抽蓄规划的量也是很大的，这个会给电化学储能本质上竞争的关系，有小的影响。
氢能其实业界也很关注，但是氢能离产业化还需要大家做更多的努力。
第二个问题是电网安全稳定性问题，由于电网是不可能无限接纳新能源的，除了电量的平衡之外，还有稳定的问题。新能源大量介入是降低了电网的安全稳定。
IEEE原来已经增加了变流器驱动稳定性、谐振稳定性的新分类，之前是完全放在电能质量这一环节的。
电网稳定性常规机组的减少导致系统受到冲击，频率变化加快、电压变化剧烈、宽频振荡问题凸显，常规的措施难以解决。
放到一个大的时间尺度上，我们讲新能源对大电网的影响，随着它的占比是逐步增加的。当前问题还不是太大，如果以很长的时间维度看待这个问题，可能在十年前基本没有影响，现在可能对电力系统稳暂态调节和控制能力提出了一定要求。
到了2030年的时候，如果占比进一步提升，达到50%以上，可能挑战到到电力系统基本的强度，在机械和电气方面。如果到2050年的时候，我们已经建成了以能源为主体的新型电力系统的时候，可能会给交流电网本质特征（电势）或者转动惯量，这个本质特征如何去维持它，或者如何建立它，就提出一个很大的挑战。
我们需要建立一个同步的电压源，去提供一个电压源支撑的技术路线有很多种，随着新能源、储能技术的发展与大量应用，以变流器虚拟同步技术为主的构网控制技术应用空间比较大。
最早期可能是常规机组，水电和火电作为核心的支撑电源。现在电力系统当中加了很多调相机，调相机主要的有限是无功支撑能力比较强，占地适中，建设成本和运行成本比较高。
现在业内提出构网型技术，也有叫电网支撑型技术借助于储能，经过我们的测算，综合的动态特性好于同步电机的，成本低。但是它的缺点是过载能力相对比较弱。
同步电压源的建立，常规机组与电力电子变流器不同，常规机组靠惯量维持电压内电势，而电力电子变流器靠控制，最终外特性基本接近。
我们也可以看到目前新能源并网，各省发改委能源局也对新能源配置储能提出了需求，这主要是为了解决电力电量平衡问题，目前也成为业内强配。除了电力电量问题之外，《电力系统安全稳定导则》里面也对新能源场站转动惯量或者短路比提出了明确要求，明确提出新能源场站要提供必要的惯量和短路容量的支撑。我们目前强配的这些储能，后期很有可能对它的构网特性提出一定的要求。
我们总结一下。新能源高占比的电力系统需要提升新能源对电网的支撑水平，设备当然是电网的电力电量平衡问题，主要借助于储能；其次要提升新能源场站对于电网的同步支撑能力，构网型储能在当中肯定会发生一个非常重要的作用。
第二个详细讲一下，大家可能会问构网型储能技术上如何实现？构网型储能，在常规储能的基础上，通过增加过流能力、改进控制策略，实现同步电压支撑。它在结构设计上，变压器、开关、刀闸等一致，区别是过载能力提升，包括整个系统的散热设计要提升；二是控制策略要改进（构网控制），同时保护配置也是不同的。
构网型国外叫GFM，控制技术从实现原理上看，最简单的表述就是，我们是通过变流器，经过阻抗向系统并网点提供一个具有一定维持能力的电压源。它和传统的储能比的话，它的有点是什么？可以实现等效惯量和系统强度的支撑，同时抢弱电网可以自适应，也可以孤网运行，可以在无源网络运行，如黑启动。2018年在新疆西北地区实现了32台变流器电压源的黑启动，同时已经稳定运行到现在，应该是4、5年了，完全是孤网的，因为它离大电网非常远的地方，整个效果目前看是非常稳定的。
构网型的控制基础与常规的同步机组类似，可以在扰动前、中、后各个阶段，构建起电力系统稳定运行必须的电势（定义），起到真正“支撑性”作用。
下面这个图它的原理很简单，我们可以把现在的电力系统跟现在的屋子一样，它肯定有大梁的，我们现在非常多的火电机组、水电机组通过转动惯量给电网提供电压的支撑，大家维持在同样的电压水平和频率上面。未来这个新型电力系统之后，新能源占比越来越多，同步机组越来越少，这个房子就不稳了，我们通过构网型的储能技术，给电力系统增加电压源，也就是我们可以看到我在进行波动的时候，必须要有一定的电压源把大电网给支撑住。
当前构网型技术路线有很多，以虚拟同步技术为基础的路线占主导地位，其它同步机+现有变流技术的混合路线。
构网控制它的功能是在内电势多时间尺度上进行控制，包括瞬时的响应、暂态的响应，以及稳态的响应。
我们可以看一下采用同步虚拟机构网储能的外特性与常规发电机基本一致，同时它可以参与电网的调峰，平滑新能源电站功率的出力，避免弃风、弃光发生。
同时，在直流发生换相失败的时候，导致交流系统出现暂态过电压，针对常规的动态无功补偿响应滞后存在反调等问题，构网储能能够快速平抑电压的变化。在今年年底我们有一批构网性储能会在西北地区，像甘肃、新疆、青海这些地方投运。
同时，电网出现功率缺额的时候，构网型储能可以发挥电压源的作用，可以瞬时自然分担电网不平衡功率，减少电网频率变化速度。从仿真可以看出来，如果上了构网型储能技术，整个电网频率的波动是明显变小的。
南瑞继保针对构网型储能也做了很多研究，也有各种技术载体。其中包括集中式储能、液冷储能一体柜低压储能、高压直挂储能、光储一体装置、柔直系统。
集中式储能这个跟目前的储能比较接近，一个集中式的PCS加上电池的直流系统。我们发展了从电池底层BMS到最上级控制EMS的完整设备体系（4S架构），全部是我们自主研发的，基于同一个平台。整个响应时间非常快，目前实际可以做到50个毫秒之内（闭环响应），这个在业内参数还是比较明显的。
第二个是户外型液冷一体柜。
如图所示，实际上在整个柜子里面我们是交流输出的，交流可以输出可以380V，也可以输出690V，集成的电池PCS，以及全部液冷的冷却系统，包括储能变流器也是采用液冷的，全套把它密封在柜子里面。
我们可以做到尺寸1.3m×1.45m是两米多高，能量密度可以做到200千瓦，400千瓦时，这个能量密度在业内也是处于很高的水平。
它的安全性方面就是柜体只有交流接口，直流不出柜，同时我们支持多柜交流侧并联，最多可以支持一千多台，百兆瓦级，甚至吉瓦级的都可以用这个柜子拼接起来，现场的模块化非常容易扩展。同时，单簇精细控制和管理，无电池并联，电池容量利用率和寿命得到提升。另外，柜体、模组双重消防，安全性有比较好的保证。
这个产品我非常看好，一是它可以在大型的储能电站（百兆瓦级以上）也可以用，提升了安全性。今天主题是“光储充”，很多的用户侧，我们在浙江和江苏都有这种产品在推广，业主非常看好。包括充电站我放这个产品，因为能量密度比较高，而且全部液冷之后是免维护的，给客户带来的体验非常好。
还有一个是高压直挂的方案，现在这个方案也比较火，因为在技术上面难度比较高一点，有一定的先进性。各地用户会经常说做高压直挂钩的项目，目前有百兆瓦级的高压直挂钩的项目会落地。它的优点是，电压等级到35千伏的话和主网距离会更近，从构网角度，给电网的支撑更好。同时避免了传统的传统低压储能较为分散的特点，单体小的话十几兆瓦，大的话25兆瓦/5兆瓦时，单个体量这么大，这样协同性就会更优，构网特性也会更好。
此外，还有光储一体的构网技术。它的储能和光伏直流侧进行耦合设计，在并网侧变流器采用构网控制，实现静止同步发电机的特性，节约变压器、并网变流器，投资会少一点。
此外，我们在某个柔直现场，利用成熟技术，实现更高电压等级直接储能的同步并网，储能接入之后，可以完全解耦柔直两侧控制，这样应用场景会更广，在柔性直流线路上扩展储能的场景，当然这个目前还处在前期项目阶段，没有完全产业化，时间关系就讲这么多。
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅，仅作为参考资料，请勿转载！）
