导语
2024年10月18日，在“第5届电力人工智能大会暨第3届电力行业数字化转型大会”上，第3届“智创奖”电力数智化转型技术创新应用评选结果公布。
内蒙古电力集团（有限）责任公司阿拉善供电分公司、南京南瑞继保电气有限公司、南京南瑞继保工程技术有限公司凭借其基于“源网荷储”微电网一体化项目构建的可离网广域全绿电系统案例，获得“新型储能创新应用案例奖”。
创新点
1
提出基于构网型储能的广域全绿电新能源系统“三道防线”设计框架，以“源网荷储”微电网示范项目为支撑，以25兆瓦/25兆瓦时构网型储能代替常规火电、水电等作为支撑电源，将微电网（保供负荷9.87兆瓦）延伸至额济纳全县域全负荷种类（75兆瓦）、全新能源种类（110兆瓦）的11.46万平方公里广域大电网，创新单电源零潮流解并网方式，创新构建国内首个兼具离网安全稳定运行和并网友好互动能力的广域全绿电系统。
图：额济纳“源网荷储”微电网项目-构网型储能站
图：广域全绿电系统调度控制系统主界面
2
提出基于内电势幅值与相角控制的构网型储能功率自同步方法，通过构网型储能为广域全绿电系统提供强电压源支撑和虚拟转动惯量，实现就地一次快速调频与动态无功补偿，创新以25兆瓦/25兆瓦时构网型储能为支撑电源开展国内首例广域纯新能源电力系统黑启动试验，有效打破传统电力系统对常规旋转机组的依赖，全实景检验构网型储能支撑广域大电网建频建压的理论正确性和实践有效性。
3
提出多系统数据交互方式及多时间尺度“源网荷储”人机协同一体化控制方法，实现省调-地调-源网荷储主站-场站多系统-多链路-多层级-多类型数据交互及最远2700公里的数据传输，有效支撑广域离网全绿电系统计划性并/离转及非计划性并网转离网，在无火电支撑、全绿电接入、源荷双随机波动、稳定电源不能覆盖全额供电负荷的条件下，实现以“源网荷储”一体化微电网系统为核心的多类型资源协同控制与离网中长期安全稳定运行，成功开展国内首例广域全绿电系统离网中长期运行试验及离网应急实战，全实景检验构网型储能支撑广域发电网的调频调压、稳频稳压能力。
图：广域全绿电系统并离网操作示意图
4
提出基于构网型储能的纯新能源电力系统离网状态下故障穿越试验方法，利用构网型储能2.25倍的短时高过载能力，成功开展国内首例纯新能源电力系统离网状态下110千伏单相短路接地故障试验及10千伏三相短路故障试验，通过多类型近端短路试验全实景检验构网型储能抵御故障冲击及维持系统稳定运行的能力。为国家新型能源体系建设开辟了全实景、全环节、全特性创新实践路径。
图：纯新能源电力系统离网状态下故障穿越试验电气连接示意图
应用成效
1
能源资源利用
有效解决了220千伏泰额线单电源检修或故障情况下额济纳旗11.46万平方公里内、3万多党政军民、对蒙古国口岸及工农业用户的停电问题，可通过广域纯绿电系统的无缝并离网切换，在完全离网方式下，实现全县域最大75兆瓦全品类负荷供电，并支撑110兆瓦全种类新能源场站（1座30兆瓦风电场、3座80兆瓦光伏电站）完全平稳发电，实现离网方式下源网荷协同发展、能源综合利用和绿电最大化消纳。
2
经济生态效益
以12536万元的“源网荷储”微电网示范项目有效代替10亿元440公里输电线路投资，提高额济纳全县域11.46万平方公里区域电网供电可靠性，节约投资87464万元。
额济纳“源网荷储”全绿电离网系统2023年累计离网运行71.91小时，供电量114万千瓦时，累计参与电网调峰7次，供电量28万千瓦时，合计供电量142万千瓦时，按0.4386元/千瓦时计算，产生直接经济效益622812元。按照等价值0.303kgce/kWh折算，已累计减少碳排放430.26吨。
3
社会效益显著
全过程完整验证了构网型储能支撑广域大电网安全稳定运行的理论正确性和实践可行性，有效打破了传统电力系统对常规旋转机组，攻克了高比例新能源电力系统安全稳定控制难题。
首次在新型电力系统中应用构网型储能技术及其一体化控制装备，全面落实大电网“三道防线”要求，设计了合理的安全稳定防御体系和稳定防线，构建了能够支撑系统中长期稳定运行的能量平衡、频率电压及安全稳定一体化控制系统，可以满足系统不同响应时间尺度控制需求，实现新能源电力系统并/离网无缝切换、正常及各类扰动和故障冲击下的安全稳定运行。
开拓了构网型储能在提升电网短路容量、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全新应用场景，引领了构网型储能技术主动支撑、安全高效的发展方向。不仅可以为额济纳广域电网提供备用绿电保障，还可以发挥常规储能的“电力平移”作用，为国家“双碳”目标落实做出了重要探索，对国家以新能源为主体的新型电力系统构建，具有突出意义和深远影响。
技术路线
1
将构网型技术与“三道防线”相融合，利用构网型储能技术类似传统同步机组的电压源响应特性，设计合理的安全稳定防御体系和稳定防线，构建能够支撑系统中长期稳定运行的能量平衡、频率电压及安全稳定一体化控制系统，满足系统不同响应时间尺度控制需求，实现新能源电力系统并/离网无缝切换、正常及各类扰动和故障冲击下的安全稳定运行。
2
通过额济纳“源网荷储”微电网一体化示范项目建设，构建“源网荷储”微电网，正常运行方式下，储能站并网运行，参与电网调峰；设备计划检修时，通过计划性并网转离网操作，对额济纳旗11.46万平方公里电网实现全域负荷保供；设备故障时，基于大、中、小电气孤岛判别，通过安稳装置动作实现非计划性并网转离网，实现小区域范围内重要负荷保供。
3
充分利用构网型储能技术的构网能力和技术优势，将重大示范工程与重大科技项目及时有效结合，创新以额济纳“源网荷储”微电网示范工程中新建的25兆瓦/25兆瓦时储能设备为支撑电源，探索构建覆盖额济纳全域11.46万平方公里、1座新建构网型储能站及其配套控制系统、3座原有光伏电站（80兆瓦）及1座风电场（30兆瓦）、17座变电站、28台主变、25条输电线路、77条配电线路及全域75兆瓦全品类负荷的广域全绿电系统。
4
利用构网型储能系统的电压源外特性和2.25倍的短时高过载能力利用内电势幅值和相角控制的方式实现功率自同步，就地快速一次调频及转动惯量等多时间尺度控制功能，有效提升系统惯量和短路容量，改善电网阻尼特性，并通过提供快速动态无功补偿，增强对电网的电压支撑。
以构网型储能为支撑，开展广域电网纯新能源黑启动试验、广域全绿电系统离网中长期运行试验、纯新能源电力系统离网状态下故障穿越试验，全面验证构网型储能提供虚拟转动惯量、短路容量、强电压源支撑及其对新型电力系统其多时间尺度协调控制能力，检验基于构网型储能的纯新能源电力系统构建的可行性。
应用场景
额济纳区域电网是内蒙古电网西部桥头堡，担负着额济纳地区、策克口岸及黑鹰山等地的供电任务，供电范围覆盖额济纳旗东西约490公里、南北约324公里地域，区内输电线路总长950公里，历史最大负荷规模75兆瓦，风光装机容量达到110兆瓦。但该区域电网仅通过440公里单回长链式220千伏线路与主网联络，一旦该220千伏输电线路检修或故障跳闸，将造成区域电网全域失电，严重影响居民生活与企业生产，建设第二回输电线路投资成本高，投资建设额济纳“源网荷储”微电网示范工程，实现主电源检修或故障情况下，对党政军医共计9.87兆瓦重要负荷的备用供电保障。
图：额济纳“源网荷储”微电网一体化示范项目
图：广域全绿电系统应用场景
鉴于工程新建的构网型储能设备具备提供强电压源支撑、提供虚拟转动惯量及短路容量等特性，创新以构网型储能代替火电、水电等常规稳定电源，探索开展广域纯新能源黑启动试验、中长期离网运行试验及纯新能源电力系统离网状态下故障穿越试验，分阶段系统性检验构网型储能系统支撑广域大电网安全稳定运行的基础理论、技术装备、控制策略和数据传输方案的正确性。
在无常规支撑电源、源荷双随机波动、稳定电源不能覆盖全额负荷供电需求的条件下，实现微电网向广域大电网的延伸应用，为高比例新能源电力系统电量平衡、频率电压控制困难、能量平衡优化复杂等问题解决提供实践方案，全面促进能源绿色低碳发展转型、推动新能源最大化消纳及国家新型能源体系构建做出重要示范。现已应用案例8个，推动在检项目20个。
1
并/离网运行案例2个：华能西柏坡百兆瓦级（县级）新型电力系统示范项目（构网储能30MW/60MWh+构网型光储10MW/20MWh）。
2
离网运行案例2个：西藏拉果错“零碳提锂”源网荷储（构网储65MW/130MWh）、西藏扎布耶源网荷储一体化项目（构网储能20MW/40MWh）。
3
并网运行案例5个：新疆龙源阿克陶微电网项目（构网储能5MW/10MWh）、西藏索县“源网荷储项目”（构网储能10MW/40MWh）、西藏华电拉萨林周构网项目（构网储能10MW/50MWh）、宁夏国能曙光第一构网型储能电站（构网储能100MW/200MWh）、辽宁大连恒流储能电站（构网储能100MW/400MWh）。
典型经验和推广前景
本案例为以构网型储能为支撑的广域大电网提供了系统完整的创新实践方案，其“三道防线”设计理念、技术装备、控制系统、数据传输交互方案可有效应对大规模新能源接入新型电力系统后普遍存在的安全稳定、经济运行等问题，为储能就地构网控制、风光功率就地控制、紧急稳定控制、快速协调控制、稳态优化、宽频振荡监测等提供了一体化解决策略，可应用于多种比例新能源接入大电网、区域弱电网、独立电网、新能源基地、新型电力系统，为“沙戈荒”新能源基地开发、“高海边无”地区纯新能源电网运行、企业园区绿电开发利用、末端电网负荷保供等应用场景提供技术支撑，可支撑离网型新能源电力系统稳定运行，提升弱联系薄弱电网可靠性、城市电网黑启动效率、大规模新能源汇集地区电网强度、中心电网电压支撑能力，支撑沙戈荒新能源基地开发，具备良好的推广前景。
本项目揭示了多种比例（含100%）新能源及电力电子设备的电力系统稳定机理和运行特征，创新研究新能源电力系统黑启动方法、频率电压协调控制及能量优化调控技术，实现了构网型储能及其一体化控制的成套设备的创新系统应用，代替传统旋转机组为新能源电力系统提供频率电压支撑及暂态扰动抑制，为电网短路容量提升、系统转动惯量改善、频率电压控制优化、故障穿越支撑提供全新方案，引领了构网型、储能技术主动支撑、安全高效的发展方向，为国家建设清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的新型电力系统做出重大技术创新和实践示范，开辟了新型能源体系构建路径。
整体技术装备及运行管理经验推广部署后，能充分发挥多类型、多对象资源的优化协调调控作用，可实现新能源电力系统并网友好互动性与离网安全稳定性，有效解决新能源电力系统安全稳定、绿色经济难以兼顾的问题。对于持续提升清洁能源发电占比、探索可再生能源产业发展新途径及构网型储能的多元化应用场景，都具有良好的示范效应和重大的经济效益。
END
上一篇：无
