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《全国首个，南方电网实现新型储能百毫秒级调控》

  • 来源专题：能源情报网监测服务平台
  • 编译者： 郭楷模
  • 发布时间：2024-08-06

  • IT之家 8 月 5 日消息，据南方电网 8 月 5 日晚消息，全国首个精准柔性稳定控制系统开始投运，该系统率先实现对新型储能资源百毫秒级的快速、连续控制，提升负荷控制精度 1000 倍，实现“非民生用电精准控制”、新型储能百毫秒级“以调代切”柔性控制。

    据介绍，南方电网交直流混联运行，电网需要配置安全稳定控制系统，在大容量直流闭锁等严重故障时，快速采取切机、切负荷等稳定控制措施，防止系统稳定破坏。

    2024 年 3 月，以广州市南沙区为试点，建成多维度分层分区系统架构的精准柔性稳控系统，切负荷控制方式从传统 110 千伏开关模式转变为对 10 千伏环网开关柜用户分支开关的百毫秒级精准实时控制，避开民生及重要负荷，实现切负荷量的“精确”控制和用户对象的“准确”划分，提升安全稳定防线精细化管控水平。

    针对光、储、充等柔性资源调用不充分问题，广州供电局选择芙蓉新型储能电站，在全国率先组织研发并投产适用于新型储能等柔性资源的安全可控柔性智能稳控终端，实测新型储能满功率调节到位时间 137 毫秒，在全国首次创造性实现柔性资源连续调节控制。

    IT之家查询获悉，该系统已纳入昆柳龙直流稳控系统实际运行，通过对系统负荷及新型储能的精准、柔性调控，确保交直流大电网安全稳定运行，成为大型受端城市电网稳控系统可推广、可复制样本。

  • 原文来源：https://www.china5e.com/news/news-1174773-1.html
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    • 发布时间：2021-03-09
    • 近日，国家电网有限公司率先发布“碳达峰、碳中和”行动方案。方案中明确了要加强系统调节能力建设，大力推进抽水蓄能电站和调峰气电建设，推广应用大规模储能装置。今年2月，国网江苏省电力有限公司自主研制的变电站超级电容微储能装置投运，可快速功率响应、主动抑制电网谐波、灵活调节无功、提高供电可靠性，助力电网运行更加安全可靠。  南京110千伏虎桥变电站。江艺 摄 超级电容储能柜。 史明明 摄   专业人员在南京110千伏虎桥变电站记录分析超级电容微储能装置电能质量数据。  江艺 摄   专业人员在实验室开展微储能装置模块测试。江艺 摄 “自超级电容微储能装置投运以来，虎桥变电站供电电压合格率始终保持在100%，谐波含量降低15.6%，电压闪变现象也得到根本抑制。有了这套装置，我们再也不用担心客户反映电能质量问题了。” 江苏南京供电公司运检部副主任何萍说。2月7日，国网江苏省电力有限公司自主研制的国内首套变电站超级电容微储能装置在南京江北新区110千伏虎桥变电站投运。截至3月8日，该装置已安全运行29天，为提升南京江北国家级开发区电能质量和供电可靠性发挥了重要作用。 灵活调控，新型储能装置让电网运行更安全 当前，风电和光伏发电机组、直流输电装置等电力电子设备在电力系统的大规模应用，显著缩短了传统燃煤机组的运行时长，降低了电力消费的碳排放水平。但电力电子发电设备在替代传统燃煤机组的同时，也同步压减了电网旋转备用容量。电力电子化电力系统的低惯量、欠阻尼特征是大电网安全稳定运行面临的最大挑战。 储能技术是目前公认的可以有效提升电网旋转备用容量的途径。储能的方式有很多种，主要包括基于化学方式的锂电池、铅酸电池、铅碳电池等，基于机械方式的飞轮储能，基于势能方式的抽水蓄能、压缩空气储能，以及基于电磁场方式的超级电容、超导磁储能。 江苏电力科学研究院高级工程师史明明博士介绍，受电化学反应速率的限制，锂电池、铅酸电池、铅碳电池等电化学类储能系统的功率密度比较小。当发生电网暂态扰动事件功率突变时，电化学储能系统不能快速地吸收或释放目标功率，较难满足系统的动态要求。 超级电容器具有充放电速度快、循环寿命长、安全性高等优势，尤其适合短时大容量功率需求场景，放电倍率是锂电池的百倍以上，近年来成为国内外广泛关注的一种新型储能元件。超级电容器如果能在电网中应用，可快速释放能量，“一揽子”解决大扰动情形下电网频率失稳、电压暂降等问题。 基于超级电容器的性能优势，2019年8月，国网江苏电力设备部组建了电能质量提升专项技术攻关团队，聚焦电压暂降、谐波消除等“卡脖子”难题攻关。江苏电科院专业人员深入现场调研，分析对比技术路线，提出了集谐波抑制、无功补偿、暂降治理、储能等功能于一体的超级电容微储能技术方案。 为确保项目可行性，攻关团队先在实验室完成50千瓦样机各项功能试验后，再进行500千瓦超级电容微储能装置的研制。该装置主要由超级电容模块、电力电子变流器和快速功率控制器三部分组成。快速功率控制器可在10毫秒内完成频率检测，电力电子变流器可在2毫秒内实现有功功率的快速、精准支撑，并且电力电子变流器集成了电网谐波主动抑制、无功功率灵活调节功能，让该装置成为集储能与电能质量管理于一体的新型补偿装置。今年2月7日，这套变电站超级电容微储能装置投入使用。 试点先行，毫秒级响应让电网运行更可靠 “江苏作为长三角重镇，高端制造业发达，高新技术产业园区众多，半导体集成电路企业、数据中心等高产值用户对电能质量的要求很高。如何进一步提升电能质量成为迫在眉睫的难题。”国网江苏电力设备部副主任景巍巍说。 他介绍，南京江北新区作为江苏省唯一的国家级新区，是江苏对接“一带一路”倡议和长江经济带战略的重要支撑点，用电负荷增长快，对供电可靠性要求高。而110千伏虎桥变电站邻近长江沿岸、靠近南京科技创新总部大厦，主要供电客户为大型写字楼、高新技术研创园、自贸区等，对供电可靠性的要求尤其高。 “超级电容微储能装置在江北新区110千伏虎桥变电站投运以来，实时检测电网运行数据，动态调整电网的无功功率，消除电网超标的谐波电流，补偿电网电压暂降，保障供电质量。有了它的支撑，电网更安全了。”史明明说。他介绍，正常情况下，该装置以电能质量综合治理模式运行，保障日常供电质量。而万一电网发生大波动引起频率跌落时，该微储能装置可以在12毫秒内进入一次调频模式。传统发电机组因为机械惯量大，一次调频响应延迟会达到10秒以上，从而引起故障范围的扩大。而超级电容微储能装置好比“涡轮增压装置”，弥补了关键时间窗口的功率缺口，使电网的一次调频过程明显提速。 前景广阔，小装置蕴藏大潜能 截至2020年年底，江苏电网新能源发电装机达3217.7万千瓦，占全省发电总装机的22.7%。根据国网江苏电力“十四五”规划，江苏电网的新能源发电装机占比将进一步提升——到2025年年底，江苏风电总装机将达到5200万千瓦、光伏发电总装机将达到3800万千瓦，总共将占全省发电总装机的近50%。高比例新能源接入正给现有电网网架带来新的问题，电网亟须毫秒级的快速功率支撑装置。 在发展应用储能技术提升电网安全运行水平方面，江苏电网一直在探索。近年来，国网江苏电力先后建成了大规模源网荷互动系统，并在镇江、苏州、淮安等地相继投运电化学储能电站，总容量22万千瓦。电化学储能在消除新能源波动、降低负荷峰谷差、提高供电设备利用率、提升供电可靠性等方面具有突出优势，是实现能源供应清洁化、用户用电智能化、网荷高效互动化的重要手段。而南京江北新区110千伏虎桥变电站超级电容储能示范工程的成功投运，为安全、经济、高效的储能技术应用探索了一条新路。 超级电容微储能装置多能合一，具有结构紧凑、占地小的优点，可充分发挥变电站内零星闲散空间资源效能。此外，它还可以替代变电站电容器、电抗器，占地仅为传统设备的60%，而且电压曲线控制更平滑，大大提升了变电站的智能化水平。 “超级电容微储能装置不仅可以作为电网的‘涡轮增压装置’，保障电网的安全稳定运行；也是电网谐波的清除者，能保障用户的绿色供电；还是配网的‘充电宝’，可在突发电压暂降时，保障用户供电不间断。” 国网江苏电力设备管理部技术处副处长付慧说。 随着江苏产业结构进一步升级、高尖端企业比重不断提升，超级电容微储能装置将有良好的应用市场。超级电容微储能装置可在省内变电站、配电站房推广应用。据国网江苏电力初步测算，省内变电站的可利用空间具有新增200万千瓦超级电容微储能装机规模的潜力，为超级电容微储能带来广阔应用前景。
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  • 《南网首个电网侧兆瓦级商用储能电站并网送电》
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    • 发布时间：2018-11-28
    • 11月20日，由深圳供电局组织、南方和顺公司投资建设的110千伏潭头变电站储能装置一次并网成功，成为南方电网首个并网送电的电网侧兆瓦级商用储能电站。 该工程的成功投运，可为深圳西部电网提供毫秒级响应，最大充放电时间可达两小时，提供10兆瓦时的储备电量，短时平衡约1000户居民客户用电，缓解电网建设困难区域的供电受限问题。 这是深圳供电局对综合能源商业模式的一次探索,也是贯彻落实国家《关于促进储能技术与产业发展指导意见》《完善电力辅助服务补偿(市场)机制工作方案》，加快向能源产业价值链整合商转型发展迈出的关键一步。 为电网建设困难区域供电受限提供解决方案 电化学储能是指通过化学介质，将用电谷期的电能储存至峰期使用的技术，主要用以缓解电网负荷高峰期设备重过载等问题。该类型的储能装置一般采用磷酸铁锂或三元锂电池作为电能储存的单元，与当前流行的电动汽车动力电池同宗同源。 随着电化学储能技术的不断进步，其在电力系统的应用场景越来越广泛，是解决新能源消纳、增强电网稳定性、提高配电系统利用效率的合理解决方案。与其他储能方式相比，它在充放电效率、使用寿命、适用性等方面均较常规电源更具优势。 据悉，深圳市建设用地面积仅为986平方公里，作为全国供电负荷密度最大的城市电网之一，深圳电网长期受制于土地面积狭小的限制。传统模式下的电网规划建设十分困难，设备重载、局部电网供电受限情况日益严重，局部区域特别是西部片区全年多次出现负荷受限情况。 110千伏潭头变电站位于深圳宝安区松岗街道，属于用电负荷重载区。深圳供电局利用该变电站内空地建设电网侧储能装置，包括6台储能集装箱、3台箱式升压变压器、1台开关站集装箱，总占地约900平方米，最大功率5兆瓦。其中，由储能电池模块组、电池管理系统(BMS)、双向逆变系统(PCS)、负荷监测终端等部分组成的储能集装箱是该装置的核心部分，可实现“谷期充电、峰期放电”功能。 该项目不仅可以缓解电网建设困难区域的供电受限问题，还具有提高供电可靠性、安全性和变电站内土地综合利用率等多方面优点，是一次综合效益最优的探索，是智能电网发展的一个实践案例。 填补南方电网区域电网侧商用储能装置空白 储能装置的并网运行就相当于给变电站安装了一个大充电宝，具备响应速度快的特点，可为深圳西部电网提供毫秒级响应。与传统机组相比，该类项目可以快速跟随系统负荷与间歇性可再生能源出力的变化，及时提供功率支撑，有助于缓解可再生能源发电大规模接入电网带来的调频压力。同时还能提供旋转备用、电压调节等多种类型的辅助服务，提升电网安全运行水平。 目前，我国电网侧储能装置尚未大范围推广，只在江苏省、河南省建成了部分示范工程。潭头站储能装置的送电，弥补了南方电网区域电网侧商用储能装置的空白，为今后南方五省区推广储能装置建设积累了经验。 深圳供电局将继续深入研究电网侧分布式综合能源的规划布局和关键技术，探索多种形式的综合能源项目，构建“清洁低碳、安全高效”的现代能源产业体系,加快打造安全、可靠、绿色、高效的智能电网。下一步，深圳供电局计划开展国家重点研发计划“50兆瓦时退役动力电池梯级利用项目”，与国内动力电池厂商合作，探索电动汽车退役电池在电网侧的回收利用和相应的商业运作模式。(蔡京陶)
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