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    中國電科院新能源中心:攻關光儲并網關鍵技術 服務新能源并網消納

    作者:記者 楊亞迪 通訊員 丁明昌 來源:國家電網報 發布時間:2022-06-21 瀏覽:

    中國儲能網訊:6月16日,在國家能源太陽能發電研發(實驗)中心實驗室,中國電科院新能源中心檢測技術研究團隊開展超大容量光儲并網裝置性能測試。團隊詳細記錄了裝置的各項性能指標,為裝置后續并網投運提供參考依據。

    在內蒙古自治區烏蘭察布新一代電網友好綠色電站現場投入使用的移動式大容量模塊化光儲并網測試平臺。

    光伏逆變器和儲能變流器是光伏發電站和新型儲能電站接入電網的核心設備,而儲能接入可以有效平抑光伏出力波動。中國電科院國家能源太陽能發電研發(實驗)中心主任吳福保介紹,截至2021年年底,我國光伏發電并網裝機容量3.06億千瓦,風電并網裝機容量3.28億千瓦,未來新能源裝機規模將進一步擴大,隨著新型電力系統構建持續推進,光儲并網及其試驗檢測技術也需要加快升級。自2010年成立以來,該中心不斷豐富完善技術手段,開展光儲并網性能全項高精準度測試,規范光儲并網系統發展,保障新能源安全并網。

    建設綜合平臺

    持續提升光儲并網檢測能力

    “重載三相零電壓穿越,跌落后實際電壓為零,持續時間為150毫秒……”6月15日,中國電科院新能源中心檢測技術研究團隊成員楊青斌讀著試驗分析結果,同事徐亮輝在一旁對照試驗方案逐項核對。他們正在校核近期安裝完工的6兆瓦光儲并網實驗室檢測平臺的試驗能力和參數指標,驗證平臺技術性能是否達到設計要求。

    光儲并網實驗室檢測平臺由光儲模擬直流源、模擬電網、測量轉接柜和新能源并網測試分析系統構成。平臺在直流側可模擬光伏陣列和電化學儲能的輸出特性,在交流側可模擬電網電壓、頻率擾動以及各種電網故障工況。平臺的新能源并網測試分析系統可自動解析測試數據中的關鍵參數并進行符合性判斷,實現對光伏逆變器、儲能變流器、無功補償裝置等產品的型式試驗。

    2010年6月,研究團隊建成世界首個兆瓦級光儲并網實驗室檢測平臺,但當時平臺的測試對象都是直流側額定電壓1000伏、額定容量1兆瓦及以下的光伏逆變器、儲能變流器。自2014年起,主流光伏生產企業陸續推出并應用了1500伏電壓等級的光伏逆變器和組件產品,此后越來越多的光伏生產企業推出了1500伏的光伏系統。系統電壓的增大帶來了兩個突出的技術難題:一是如何開展1500伏光伏逆變器的測試,因為當時很少有可輸出1500伏電壓的光儲模擬直流源;二是光儲產品額定功率也隨之突破1.25兆瓦,大容量光儲產品需要更大容量的測試平臺。

    2014年,研究團隊深入調研行業需求,研究一些國內外主流測試標準要求,立項并實施“光伏發電并網檢測技術研究與平臺開發及應用”項目。項目采用10千伏雙母線回饋線路來優化升級測試平臺。10千伏試驗母線通過兩個不同組別的多抽頭變壓器連接至380伏試驗母線,提供寬范圍的并網電壓,可模擬多種光伏逆變器在光伏電站現場的配電工況,覆蓋光伏系統變壓器組別全類型。電網擾動發生裝置的輸出直接連接380伏試驗母線,在模擬電網不平衡工況時可不受變壓器影響。光儲模擬直流源輸出范圍可達0到1500伏,可對寬電壓范圍調節的光伏逆變器開展并網檢測,最大測試容量可達2兆瓦。

    2015年2月,項目通過中國電機工程學會組織的成果鑒定,部分研究成果為國際首創,項目成果獲得2015年度電力建設科學技術進步獎一等獎。當年7月,研究團隊借助光儲并網實驗室檢測平臺完成首臺1500伏直流輸入光伏逆變器的全國首次性能全項測試。

    隨著光伏平價上網政策的實施,光伏系統繼續朝著大容量、高電壓等級的方向發展。市場上目前已出現2000伏系統的光伏組件,逆變器額定容量最高達6兆瓦,并網電壓最高達800伏。根據光伏行業發展實際,研究團隊從2021年起繼續升級光儲并網實驗室檢測平臺,于2022年5月建成了世界單體測試容量最大、并網試驗項目最全、技術指標國際領先的6兆瓦光儲并網實驗室檢測平臺。

    同步建設移動平臺

    現場測試新能源場站并網性能

    2009年3月,財政部、科技部、國家能源局聯合發布《關于實施金太陽示范工程的通知》,中央財政從可再生能源專項資金中安排一定資金,支持光伏發電技術在各類領域的示范應用及關鍵技術產業化。我國光伏發電規?;_發應用由此拉開帷幕。

    光伏發電具有顯著的間歇性、周期性、波動性,大規模并網會給電網的安全性、穩定性帶來較大影響。為確保光伏電站并網性能滿足相關標準要求,新能源中心檢測技術研究團隊提出了光伏電站并網性能現場試驗方法,并在2010年同步建成世界首套光伏電站移動式并網檢測平臺。2011年3月,研究團隊利用該平臺在河南鄭州開展了國內首次金太陽示范工程并網測試和工程質量驗收。

    隨著光儲產品的技術升級,新建場站的發電單元容量、電壓等級也隨之升高,場站并網性能現場試驗設備也需要同步升級。十年來,研究團隊在建設光儲并網實驗室檢測平臺的同時,也同步建設并升級改造移動式光儲并網檢測平臺。

    經過改造升級后的移動式大容量模塊化光儲并網測試平臺采用雙閉環控制技術,具備更高的運行穩定性與電網特性模擬精度。平臺單個標準集裝箱容量2.5兆瓦,可對光儲發電單元獨立開展并網性能試驗,也可根據需要并機提升測試容量。并機后系統總容量可擴展至12.5兆瓦。

    今年6月,移動式大容量模塊化光儲并網測試平臺在全球規模最大的源網荷儲一體化示范項目——內蒙古自治區烏蘭察布新一代電網友好綠色電站現場投入使用。平臺順利完成該電站中一個3.4兆瓦儲能系統的15項并網性能現場測試,包括低電壓穿越、高電壓穿越、電網適應性測試、功率控制測試、過載能力測試等。

    近年來,移動式大容量模塊化光儲并網測試平臺已在青海、寧夏、甘肅、內蒙古、陜西、湖南等省份和西南高原等地區開展場站并網性能現場試驗,尤其針對電網架構特殊的地區進行了場站并網性能試驗驗證和模型參數優化測試,加大一致性核查力度,有力地支撐了新能源場站技術升級,以及新能源送出和消納水平提升。

    建立新能源電磁暫態仿真模型庫

    助力構建新型電力系統

    6月6日,新能源中心檢測技術研究團隊利用新能源實時仿真測試平臺完成了某廠商光伏逆變器的建模測試。

    新能源滲透率的不斷提高導致電網強度下降,短路比降低。為確保新能源發電規?;⒕W后電網系統的安全穩定運行,應建立單機及場站的機電暫態和電磁暫態模型,進行低短路比適應性能、暫態過電壓能力以及振蕩風險評估等工作。

    新能源實時仿真測試平臺可精確模擬光儲發電設備拓撲與電網故障工況,大幅提升建模仿真效率,實現光儲發電設備和場站的并網性能電磁暫態仿真及振蕩評估,以及電磁暫態封裝模型校核驗證。

    目前,研究團隊正利用新能源實時仿真測試平臺構建電磁暫態模型,輔助國家電網有限公司國家電力調度控制中心開展光伏模型參數入庫工作,現已校核、入庫主流光伏逆變器模型33個,有力支撐了光儲機電暫態和電磁暫態模型庫的建立,并為后續開展復雜電網的安全穩定分析、調度控制、系統電壓調節和安全保護配置等工作奠定了基礎。

    依托多年來積累的并網測試技術和海量測試數據,研究團隊牽頭建立了我國較為完整的光伏發電并網標準體系,先后制訂并發布IEC國際標準15項、IEEE標準2項、國家標準27項、行業標準17項、企業標準18項。其中,團隊主導制訂并發布了光伏領域的我國首項國際標準。

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    關鍵字:儲能

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