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中国电科院新能源中心:攻关光储并网关键技术 服务新能源并网消纳

作者:记者 杨亚迪 通讯员 丁明昌 来源:国家电网报 发布时间:2022-06-21 浏览:

中国储能网讯:6月16日,在国家能源太阳能发电研发(实验)中心实验室,中国电科院新能源中心检测技术研究团队开展超大容量光储并网装置性能测试。团队详细记录了装置的各项性能指标,为装置后续并网投运提供参考依据。

在内蒙古自治区乌兰察布新一代电网友好绿色电站现场投入使用的移动式大容量模块化光储并网测试平台。

光伏逆变器和储能变流器是光伏发电站和新型储能电站接入电网的核心设备,而储能接入可以有效平抑光伏出力波动。中国电科院国家能源太阳能发电研发(实验)中心主任吴福保介绍,截至2021年年底,我国光伏发电并网装机容量3.06亿千瓦,风电并网装机容量3.28亿千瓦,未来新能源装机规模将进一步扩大,随着新型电力系统构建持续推进,光储并网及其试验检测技术也需要加快升级。自2010年成立以来,该中心不断丰富完善技术手段,开展光储并网性能全项高精准度测试,规范光储并网系统发展,保障新能源安全并网。

建设综合平台

持续提升光储并网检测能力

“重载三相零电压穿越,跌落后实际电压为零,持续时间为150毫秒……”6月15日,中国电科院新能源中心检测技术研究团队成员杨青斌读着试验分析结果,同事徐亮辉在一旁对照试验方案逐项核对。他们正在校核近期安装完工的6兆瓦光储并网实验室检测平台的试验能力和参数指标,验证平台技术性能是否达到设计要求。

光储并网实验室检测平台由光储模拟直流源、模拟电网、测量转接柜和新能源并网测试分析系统构成。平台在直流侧可模拟光伏阵列和电化学储能的输出特性,在交流侧可模拟电网电压、频率扰动以及各种电网故障工况。平台的新能源并网测试分析系统可自动解析测试数据中的关键参数并进行符合性判断,实现对光伏逆变器、储能变流器、无功补偿装置等产品的型式试验。

2010年6月,研究团队建成世界首个兆瓦级光储并网实验室检测平台,但当时平台的测试对象都是直流侧额定电压1000伏、额定容量1兆瓦及以下的光伏逆变器、储能变流器。自2014年起,主流光伏生产企业陆续推出并应用了1500伏电压等级的光伏逆变器和组件产品,此后越来越多的光伏生产企业推出了1500伏的光伏系统。系统电压的增大带来了两个突出的技术难题:一是如何开展1500伏光伏逆变器的测试,因为当时很少有可输出1500伏电压的光储模拟直流源;二是光储产品额定功率也随之突破1.25兆瓦,大容量光储产品需要更大容量的测试平台。

2014年,研究团队深入调研行业需求,研究一些国内外主流测试标准要求,立项并实施“光伏发电并网检测技术研究与平台开发及应用”项目。项目采用10千伏双母线回馈线路来优化升级测试平台。10千伏试验母线通过两个不同组别的多抽头变压器连接至380伏试验母线,提供宽范围的并网电压,可模拟多种光伏逆变器在光伏电站现场的配电工况,覆盖光伏系统变压器组别全类型。电网扰动发生装置的输出直接连接380伏试验母线,在模拟电网不平衡工况时可不受变压器影响。光储模拟直流源输出范围可达0到1500伏,可对宽电压范围调节的光伏逆变器开展并网检测,最大测试容量可达2兆瓦。

2015年2月,项目通过中国电机工程学会组织的成果鉴定,部分研究成果为国际首创,项目成果获得2015年度电力建设科学技术进步奖一等奖。当年7月,研究团队借助光储并网实验室检测平台完成首台1500伏直流输入光伏逆变器的全国首次性能全项测试。

随着光伏平价上网政策的实施,光伏系统继续朝着大容量、高电压等级的方向发展。市场上目前已出现2000伏系统的光伏组件,逆变器额定容量最高达6兆瓦,并网电压最高达800伏。根据光伏行业发展实际,研究团队从2021年起继续升级光储并网实验室检测平台,于2022年5月建成了世界单体测试容量最大、并网试验项目最全、技术指标国际领先的6兆瓦光储并网实验室检测平台。

同步建设移动平台

现场测试新能源场站并网性能

2009年3月,财政部、科技部、国家能源局联合发布《关于实施金太阳示范工程的通知》,中央财政从可再生能源专项资金中安排一定资金,支持光伏发电技术在各类领域的示范应用及关键技术产业化。我国光伏发电规模化开发应用由此拉开帷幕。

光伏发电具有显著的间歇性、周期性、波动性,大规模并网会给电网的安全性、稳定性带来较大影响。为确保光伏电站并网性能满足相关标准要求,新能源中心检测技术研究团队提出了光伏电站并网性能现场试验方法,并在2010年同步建成世界首套光伏电站移动式并网检测平台。2011年3月,研究团队利用该平台在河南郑州开展了国内首次金太阳示范工程并网测试和工程质量验收。

随着光储产品的技术升级,新建场站的发电单元容量、电压等级也随之升高,场站并网性能现场试验设备也需要同步升级。十年来,研究团队在建设光储并网实验室检测平台的同时,也同步建设并升级改造移动式光储并网检测平台。

经过改造升级后的移动式大容量模块化光储并网测试平台采用双闭环控制技术,具备更高的运行稳定性与电网特性模拟精度。平台单个标准集装箱容量2.5兆瓦,可对光储发电单元独立开展并网性能试验,也可根据需要并机提升测试容量。并机后系统总容量可扩展至12.5兆瓦。

今年6月,移动式大容量模块化光储并网测试平台在全球规模最大的源网荷储一体化示范项目——内蒙古自治区乌兰察布新一代电网友好绿色电站现场投入使用。平台顺利完成该电站中一个3.4兆瓦储能系统的15项并网性能现场测试,包括低电压穿越、高电压穿越、电网适应性测试、功率控制测试、过载能力测试等。

近年来,移动式大容量模块化光储并网测试平台已在青海、宁夏、甘肃、内蒙古、陕西、湖南等省份和西南高原等地区开展场站并网性能现场试验,尤其针对电网架构特殊的地区进行了场站并网性能试验验证和模型参数优化测试,加大一致性核查力度,有力地支撑了新能源场站技术升级,以及新能源送出和消纳水平提升。

建立新能源电磁暂态仿真模型库

助力构建新型电力系统

6月6日,新能源中心检测技术研究团队利用新能源实时仿真测试平台完成了某厂商光伏逆变器的建模测试。

新能源渗透率的不断提高导致电网强度下降,短路比降低。为确保新能源发电规模化并网后电网系统的安全稳定运行,应建立单机及场站的机电暂态和电磁暂态模型,进行低短路比适应性能、暂态过电压能力以及振荡风险评估等工作。

新能源实时仿真测试平台可精确模拟光储发电设备拓扑与电网故障工况,大幅提升建模仿真效率,实现光储发电设备和场站的并网性能电磁暂态仿真及振荡评估,以及电磁暂态封装模型校核验证。

目前,研究团队正利用新能源实时仿真测试平台构建电磁暂态模型,辅助国家电网有限公司国家电力调度控制中心开展光伏模型参数入库工作,现已校核、入库主流光伏逆变器模型33个,有力支撑了光储机电暂态和电磁暂态模型库的建立,并为后续开展复杂电网的安全稳定分析、调度控制、系统电压调节和安全保护配置等工作奠定了基础。

依托多年来积累的并网测试技术和海量测试数据,研究团队牵头建立了我国较为完整的光伏发电并网标准体系,先后制订并发布IEC国际标准15项、IEEE标准2项、国家标准27项、行业标准17项、企业标准18项。其中,团队主导制订并发布了光伏领域的我国首项国际标准。

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关键字:储能

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