基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的“沙戈荒”新能源基地源側(cè)新型電力系統(tǒng)示范匯報人：米晨旭龍源電力集團共享儲能技術(shù)(北京)有限公司國家能源集團國家能源集團六、效益預(yù)測“雙碳”目標(biāo)的提出促進了能源清潔化和高效化發(fā)展，以“沙戈荒”基地為代表的大型新能源基地建設(shè)(新電自)0*02020年12月12日，習(xí)近平總書記在氣候雄心峰會上表示，2030年碳達峰、2060年碳中和。2021年3月15日，習(xí)近平總書記在“中央財經(jīng)委員會第九次會議”指出，要構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系和以新能源為主體、清潔低碳、安全充裕、經(jīng)濟高效、供需協(xié)同、靈活智能的新型電力系統(tǒng)。沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)因面積廣闊，風(fēng)能、太陽能資源富集的優(yōu)勢，已計劃開展多項大型新能源基地建設(shè)，國家能源局更是把以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風(fēng)電、光伏基地建設(shè)作為“十四五”新能源發(fā)展的重中之重。國家能源集團國家能源集團“沙戈荒”新能源基地，常規(guī)電源少，送端配套新能源場站短路比不足，存在嚴(yán)重的暫態(tài)過電壓及寬頻振蕩問題；直流閉鎖之后，引發(fā)全網(wǎng)的頻率及電壓穩(wěn)定問題，導(dǎo)致送端聯(lián)動切機，威脅設(shè)備安全，且不利于后續(xù)快速并網(wǎng)，限制了新能源基地外送能力。直流送出天中直流(哈密-鄭州)過電壓/寬頻振蕩吉全直流(淮東-皖南)祁韶直流(酒泉-湖南)41.1%靈紹直流(寧東-浙江)寧湘直流*(中衛(wèi)-衡陽)--寧湘直流送端電網(wǎng)系統(tǒng)圖國家能源集團國家能源集團高比例新能源、高電力電子化的“雙高”特征，使得寬頻帶振蕩問題凸顯；特別在直流大功率運行工況下，功率的快速、大幅變化造成過壓越頻問題嚴(yán)重，無法支撐基地電網(wǎng)在直流故障后的自主穩(wěn)定運行；另一方面，現(xiàn)有控制系統(tǒng)各自為政，在頻率和電壓控制環(huán)節(jié)上耦合較嚴(yán)重，難以實現(xiàn)暫態(tài)電壓和系統(tǒng)頻寧夏電源匯集送出湖南負(fù)荷愛入寧夏電源匯集送出湖南負(fù)荷愛入斷面控制無功計劃跟蹤控粉控控粉控制1300萬千瓦風(fēng)光儲能源基地2022年5月26日15:43分，陜武直流閉鎖，損失功率232萬千瓦，主網(wǎng)頻率升至50.11Hz,切除陜西新能源24萬干瓦；具不完全統(tǒng)計，2022年發(fā)生的直流單極閉鎖12次，換相失敗10次，直流功率速降或異常波動2次，背靠背N-M閉鎖、背靠甘塘-沙坡頭區(qū)塊存在新能源多場站短路比不足、暫態(tài)過電壓越限等問題?，F(xiàn)有方案考慮在基地裝設(shè)24臺調(diào)相機，然而，上述方案未考慮非同步電源的短路比，且調(diào)相機年運行和投資成本較高，存在經(jīng)濟性差的問題。甘塘-沙坡頭區(qū)塊·中衛(wèi)沙漠光伏6000MW·中寧風(fēng)電228MW1.2%,運行時長24h,下網(wǎng)電價0.486元10000元/天/臺(電費+運維費用)亟需開展構(gòu)網(wǎng)型儲能與調(diào)相機優(yōu)化配置研究，部分替代24臺調(diào)相機。國家能源集團國家能源集團.以構(gòu)網(wǎng)儲能為核心的源網(wǎng)荷儲以構(gòu)網(wǎng)儲能為核心的源網(wǎng)荷儲一體化解決方案在額濟納成功投運，世界上首次驗證了廣域大網(wǎng)架純新能源黑啟動、全域離網(wǎng)中長期運行和人工短路故障穿越，為新能源大規(guī)模消納奠定了核心技術(shù)基礎(chǔ)。+儲能：儲能容量大，可瞬間自然釋放。國家能源集團國家能源集團·暫態(tài)支撐能力評估··暫態(tài)支撐能力評估·儲能控制參數(shù)優(yōu)化·最優(yōu)協(xié)調(diào)緊急控制··仿真模型研究·多元協(xié)調(diào)控制自適應(yīng)無功協(xié)同控制源側(cè)電網(wǎng)主動支撐控制4·搭建構(gòu)網(wǎng)型設(shè)備并網(wǎng)性能測試平臺和多能互補電磁暫態(tài)仿真平臺5新能源基地工程示范·建立“沙戈荒”新能源基地多能互補快速支撐電網(wǎng)暫態(tài)頻率電壓工程示范 國家能源集團預(yù)期目標(biāo)：建成全國首個示范工程，提升“寧湘直流”新力考核指標(biāo)：技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)仿真測試平臺達到微秒級暫態(tài)故障的仿真測試與故障采集，實現(xiàn)3000節(jié)點系統(tǒng)的數(shù)字-物理混合系統(tǒng)仿真與實測運行優(yōu)化方案可自主計算百兆瓦級儲能電站發(fā)電曲線、備用容量成功建設(shè)10萬千瓦構(gòu)網(wǎng)型儲能電站示范工程。·基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的新能源場站并網(wǎng)點短路比提升至2.0,機端·構(gòu)網(wǎng)儲能暫態(tài)過流能力達到額定電流3倍，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)均·系統(tǒng)頻率響應(yīng)較傳統(tǒng)跟網(wǎng)型控制頻率變化率降低20%以上，·故障情況下新能源發(fā)電單元機端工頻過電壓水平不超過1.3標(biāo)幺值。知識產(chǎn)權(quán)指標(biāo)完成5項發(fā)明專利受理，錄用或發(fā)表5篇論文(一)研究內(nèi)容撐能力評估方法；響應(yīng)支撐能力的構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)設(shè)計與控制技術(shù)響應(yīng)課題2:研究基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的“沙戈荒”新能源基地穩(wěn)定控制技術(shù)及協(xié)調(diào)運行技術(shù)響應(yīng)開發(fā)與平臺搭建；課題4:搭建構(gòu)網(wǎng)設(shè)備慣量、阻尼等并網(wǎng)性能測試平臺和多能互補電磁暫態(tài)仿真平臺響應(yīng)電壓技術(shù)示范。課題5:“沙戈荒”新能源基地多能互補快速支態(tài)頻率電壓工程示范響應(yīng)(二)考核指標(biāo)(參考指標(biāo))指南考核指標(biāo)(參考指標(biāo))項目考核指標(biāo)(參考指標(biāo))基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的新能源場站并網(wǎng)點短路比提升至2.0,機端短路比至1.5升至2.0,機端短路比至1.5響應(yīng)機端暫態(tài)過流能力達到額定電流3倍，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)均實現(xiàn)電壓源特性，暫態(tài)電壓響應(yīng)時間十毫秒課題1:機端暫態(tài)過流能力達到額定電流3倍，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)均實現(xiàn)電壓源特性，暫態(tài)電壓響應(yīng)時間十響應(yīng)響應(yīng)故障情況下新能源發(fā)電單元機端工頻過電壓水平不超過1.3標(biāo)幺值課題2:故障情況下新能源發(fā)電單元機端工頻平不超過1.3標(biāo)幺值響應(yīng)仿真測試平臺達到微秒級暫態(tài)故障的仿真測試與故障采集，實現(xiàn)2000節(jié)點系統(tǒng)的數(shù)字-物理混合系統(tǒng)仿真與實測課題4:仿真測試平臺達到微秒級暫態(tài)故障的仿與故障采集，實現(xiàn)3000節(jié)點系統(tǒng)的數(shù)字-物理混合系統(tǒng)仿真與實測響應(yīng)響應(yīng)國家能源集團01構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)設(shè)計與控制技術(shù)03暫態(tài)電壓頻率支撐能力評估方法02穩(wěn)定控制技術(shù)和協(xié)調(diào)控制技術(shù)04構(gòu)網(wǎng)型儲能設(shè)備和參數(shù)優(yōu)化方法國家能源集團基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的“沙戈荒”新能源基地快速支撐電網(wǎng)暫態(tài)頻率電壓關(guān)鍵技術(shù)研究機電皙態(tài)模型性能驗證機電皙態(tài)模型性能驗證入系統(tǒng)多元協(xié)系統(tǒng)設(shè)計無功裕度評估與主動控制新能源快速跟蹤與源網(wǎng)友好調(diào)度協(xié)調(diào)控制協(xié)調(diào)控制皙態(tài)頻率電壓支撐皙態(tài)頻率電壓支撐網(wǎng)性能測試平臺搭建技術(shù)驗證網(wǎng)性能測試平臺搭建技術(shù)驗證應(yīng)用示范課題5:“沙戈荒”新能源基地多能互補快速支撐電網(wǎng)暫態(tài)頻率電壓工程示范示范工程方案研究主動支撐應(yīng)用示五、實施方案五、實施方案仿真模型研究■構(gòu)建安全穩(wěn)定分析模型，評估應(yīng)用場景及應(yīng)用需求；仿真模型研究■構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型儲能機電暫態(tài)仿真模型，開展性能驗證。多元協(xié)調(diào)控制■構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型儲能支撐系統(tǒng)小信號分析模型，進行系多元協(xié)調(diào)控制■提出構(gòu)網(wǎng)型儲能接入后與新能源、直流的協(xié)調(diào)控制策略，實現(xiàn)多時間尺度的多元協(xié)調(diào)優(yōu)化規(guī)劃及涉網(wǎng)控制規(guī)劃及涉網(wǎng)控制提升多場站短路比：并網(wǎng)點至2.0,機端至1.5。Vpa慣構(gòu)網(wǎng)型儲能需求分析及接入“沙戈荒”新能源基地模型研究新能源基地模型應(yīng)用場景、需求構(gòu)網(wǎng)型儲能模型沙戈荒應(yīng)用效果驗證構(gòu)建構(gòu)網(wǎng)型儲能接入“沙戈荒”新能源基地典型模型構(gòu)網(wǎng)型儲能接入系統(tǒng)多元協(xié)調(diào)控制策酪研究小信號分析模型新能源小信號分析模型阻尼特性規(guī)劃應(yīng)用和技術(shù)要求構(gòu)網(wǎng)型儲能規(guī)劃及涉網(wǎng)控制保護技術(shù)要求態(tài)支撐配置原則與方法態(tài)支撐短路容量轉(zhuǎn)動慣量支撐支撐保護參數(shù)國家能源集團技術(shù)路線：(研究內(nèi)容2-新能源基地穩(wěn)定控制與協(xié)調(diào)運行)技術(shù)路線：(研究內(nèi)容2-新能源基地穩(wěn)定控制與協(xié)調(diào)運行)多機自適應(yīng)無功協(xié)同控制廣域基地電網(wǎng)多能互補快速柔性控制棉網(wǎng)型整能源基地安全穩(wěn)定控制(暫態(tài)、頻率，電壓穩(wěn)定)安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)顏率調(diào)節(jié)子站子站子站典行站子站執(zhí)行站控制與保護裝能源基地送端場貼安全穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制安流需?技術(shù)路線：(研究內(nèi)容3-暫態(tài)頻率電壓支撐能力評估及提升)支撐能力評估i■考慮典型故障場景，提煉暫態(tài)支撐能力的關(guān)鍵影響因素最優(yōu)協(xié)調(diào)控制■評估可控對象控制參數(shù)變化對系統(tǒng)暫態(tài)電壓頻率的影響儲能優(yōu)化配置■構(gòu)建兼顧經(jīng)濟性和支撐能力的構(gòu)網(wǎng)型儲能配儲能優(yōu)化配置控制參數(shù)優(yōu)化基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的所基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的所E隔基地哲態(tài)煩率電壓戰(zhàn)力評估方法理論依據(jù)評價標(biāo)準(zhǔn)基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的大型新能雁基地多類型可控密源控制參數(shù)憂化及協(xié)同控制前提面向?qū)幭嘀绷鳎和馑湍芰μ嵘臉?gòu)網(wǎng)型儲能與調(diào)相機優(yōu)化型接入容量比位置配置寧湘直流外控制技術(shù)路線：(研究內(nèi)容4-電磁暫態(tài)仿真平臺)并網(wǎng)性能特性評估!■建立儲能系統(tǒng)基本性能與并網(wǎng)性能測試平臺精細(xì)化建模仿真精細(xì)化建模仿真■研究儲能機電、電磁(微秒級)精細(xì)化建模仿真，實暫態(tài)響應(yīng)特性驗證暫態(tài)響應(yīng)特性驗證■構(gòu)網(wǎng)型儲能暫態(tài)響應(yīng)特性研究驗證T下地回形構(gòu)建儲能系統(tǒng)基本性能和并網(wǎng)性能測試平臺分析儲能系統(tǒng)并網(wǎng)性能研究儲能電池的電性能、安全性能分析儲能系統(tǒng)并網(wǎng)性能開展儲能系統(tǒng)基本性能和并網(wǎng)性能等30余種試驗搭建構(gòu)網(wǎng)型儲能半實物仿真平臺研究儲能電站的機開展多類型新型儲能數(shù)?；旌戏抡鎸崿F(xiàn)儲能電站動態(tài)響應(yīng)能力研究儲能電站故障復(fù)現(xiàn)和分析能力，實現(xiàn)場站故障高效診斷構(gòu)網(wǎng)型儲能暫態(tài)響應(yīng)特性研究驗有功頻率支撐無功電壓支撐故障電壓穿越電網(wǎng)短路比適應(yīng)性孤網(wǎng)運行適應(yīng)性計劃進度計劃進度國家能源集團課題一能源基地電壓穩(wěn)定風(fēng)險評估方法研究多場站快速柔性精準(zhǔn)控制系統(tǒng)研制體化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)集成與工程應(yīng)用課題四搭建儲能系統(tǒng)基本性能和井網(wǎng)性能測試平臺搭建構(gòu)網(wǎng)型儲能半實物仿真平臺電網(wǎng)主動支撐應(yīng)用驗證與綜合效能評估重要節(jié)點重要節(jié)點實施方式描述：本項目采用自主研發(fā)和委托研發(fā)相結(jié)合的方式開展，計劃與設(shè)備制造企業(yè)、高等院校、電網(wǎng)公司低碳院開展評經(jīng)費預(yù)算預(yù)算費用(單位：萬元)1直接費出版費效益預(yù)測：經(jīng)濟效益·按照主動支撐型新能源場站提升5%并網(wǎng)電量估算，項目每年增發(fā)電量收益2000萬元。·新能源發(fā)電、構(gòu)網(wǎng)儲能協(xié)同支撐電網(wǎng)電壓頻率示范運營，可為新能源棄光問題提供新的解決方法，減少調(diào)相機投資約22500萬元，后期維護費用每年減少1850余萬元?！?gòu)網(wǎng)型儲能降低電源側(cè)的電壓和頻率波動，保證各場站設(shè)備在安全穩(wěn)定的環(huán)境下運行，延長使用壽命，增加了機組的有效運行時間，提升新能源場站的發(fā)電量?！け臼痉俄椖靠赡M轉(zhuǎn)動慣量，參與輔助服務(wù)市場并獲得轉(zhuǎn)動慣量補償(0.3~0.7元/kWh)。國家能源集團社會效益·構(gòu)網(wǎng)型儲能能為新能源場站電網(wǎng)支撐提供虛擬慣性，提升短路容量，加強系統(tǒng)強度，能在多種工況及工作場景下為新型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行保駕護航?！椤吧掣昊摹毙履茉椿氐慕ㄔO(shè)和運維提供重要的理論支撐和技術(shù)指導(dǎo)，提高對“寧湘直流”新能源外送及西北電網(wǎng)支撐能力。同時，項目技術(shù)體系可為集團后續(xù)千萬千瓦、百萬千萬新能源基地迭代應(yīng)用，助力以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建。國家能源集團基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的暫/穩(wěn)態(tài)電網(wǎng)主動支撐系統(tǒng)設(shè)計與控制技術(shù)開展構(gòu)網(wǎng)型儲能機理研基于構(gòu)網(wǎng)型儲能的暫/穩(wěn)態(tài)電網(wǎng)主動支撐系統(tǒng)設(shè)計與控制技術(shù)開展構(gòu)網(wǎng)型儲能機理研究運行點處線性化建?！ば履茉椿胤€(wěn)定控制技·新能源基地穩(wěn)定控制技·提出響應(yīng)驅(qū)動的電網(wǎng)電5新能源基地工程示范七、研究進展七、研究進展研究內(nèi)容1:暫/穩(wěn)態(tài)構(gòu)網(wǎng)儲能系統(tǒng)設(shè)計與控制搭建構(gòu)網(wǎng)型儲能機電暫態(tài)仿真模型，模擬同步發(fā)電機關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)，具備內(nèi)電勢幅值和相角相對獨立的電壓源外特性。通過驅(qū)動級控制，為電網(wǎng)提供一個段時間尺度不變的電壓，實現(xiàn)交流-直流、交流-交流之間功率自然交換；利用功率慢速閉環(huán)實現(xiàn)自同步運行；利用電壓無功閉環(huán)實現(xiàn)電壓動態(tài)調(diào)整。慢速跟蹤級閉環(huán)控制(百ms~數(shù)10秒)驅(qū)動級開環(huán)控制(μ秒)構(gòu)網(wǎng)型儲能機電暫態(tài)仿真模型構(gòu)網(wǎng)型儲能系統(tǒng)暫態(tài)輸出等效電路圖R忽略網(wǎng)側(cè)等效電阻R,構(gòu)網(wǎng)電壓源的國家能源集團將構(gòu)網(wǎng)型儲能的功率自然響應(yīng)表達式在穩(wěn)定運行點處線性化，建立構(gòu)網(wǎng)型儲能支撐系統(tǒng)的小信號分析模型，初步開展系統(tǒng)穩(wěn)定性影響評估及控制參數(shù)優(yōu)化工作。優(yōu)化設(shè)計構(gòu)網(wǎng)儲能功率外環(huán)的慣性時間常數(shù)J以及下垂系數(shù)Dp都可以改變系統(tǒng)的阻尼比參數(shù)，從而影響七、研究進展國家能源集團