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1、2024 Copyright SUNGROW密級：公開密級：公開2024 Copyright SUNGROW多元協同 構建未來多元儲能構網技術在新型電力系統中的應用陽光電源 南京研究所2024 Copyright SUNGROW密級：公開密級：公開目錄3.構網型儲能技術4.多元儲能構網優勢2.混合儲能技術1.背景與挑戰5.應用場景及案例2024 Copyright SUNGROW密級：公開雙碳目標下，構建以新能源為主體的新型電力系統3雙碳已成為全球共識中國碳排放總量世界第一，占30%總量大中國實現碳中和30年時間短Source:前瞻產業研究院,IEA新型電力系統源荷網儲源網荷儲協同互動風電光電

2、水電火電工廠電動汽車商業/機構住宅虛擬電廠2024 Copyright SUNGROW密級：公開新型電力系統面臨的挑戰4 大規模新能源接入造成不確定性的缺電、棄電并存；電力系統調頻/調峰/備用容量不足、缺乏轉動慣量和阻尼，調節能力和抗擾動能力持續下降，甚至出現寬頻振蕩等新型穩定問題。直驅+弱電網光伏+弱電網雙饋+串補電容柔直+直驅風機火電+柔直電源結構改變，系統脆弱性和復雜性增加頻率問題電壓問題新型穩定問題頻率調節能力降低電壓調節特性惡化寬頻振蕩問題等2024 Copyright SUNGROW密級：公開密級：公開目錄3.構網型儲能技術4.多元儲能構網優勢2.混合儲能技術1.背景與挑戰5.應用

3、場景及案例2024 Copyright SUNGROW密級：公開6不同類型儲能的技術水平、性能優勢、發展趨勢、應用前景各不相同。不同類型儲能性能對比數據來自儲能產業研究白皮書2023儲能類型比能量（Wh/kg）比功率（W/kg）響應時間循環壽命（次）電化學儲能鉛酸電池4060200350分500鈉硫電池15024090230秒5,000全釩液流電池4013050140秒15,000鋰離子電池75250150315秒10,000鋰離子電池（2C）75250150315秒3,000超級電容515（當前）1630（目標）4000200000毫秒1,000,000物理儲能抽水蓄能0.51.5分壓縮空氣

4、儲能3060分飛輪儲能51304001600毫秒1,000,000多類型儲能技術發展現狀2024 Copyright SUNGROW密級：公開單一儲能難以滿足新型電力系統的全方位需求7 當前，新型電力系統對儲能功率、時長、響應時間等需求呈現多樣化。任何單一儲能技術都無法兼顧功率密度、能量密度、響應速度、效率、壽命及成本等需求，難以滿足新型電力系統的要求，儲能技術呈現多種類型協同發展的格局。新型電力系統對儲能的需求量小，但有持續運行需求量小，但有持續運行需求量大，間歇性運行需求季節性儲能毫秒級慣量響應秒級一次調頻分鐘級二次調頻分鐘級至小時級日內調峰、備用日間至中長期超級電容、飛輪、其他功率型儲能

5、 電化學儲能、抽水蓄能等 抽水蓄能、大容量電化學儲能等主要儲能形式適用的功率及時長2024 Copyright SUNGROW密級：公開8 超級電容適用于高功率短時充放電場景，具備響應速度快、倍率高、循環壽命高等優勢：超級電容與鋰電池互補，組合的混合儲能具有高功率密度、高能量密度、長壽命等特點。功率型儲能技術優勢功率安全壽命高功率密度，支持大倍率充放電需求高響應速度，到達額定功率時間為毫秒級 -4065寬幅工作溫度區間，低溫性能良好儲能原理基本無熱失控風險循環壽命遠高于傳統鋰電池，約20萬次100萬次日歷使用壽命約1215年能效雙電層電容充放電效率達到98%混合電容充放電效率達到95%超級電容

6、2024 Copyright SUNGROW密級：公開 混合儲能系統采用兩種及以上具有不同性能優勢的儲能技術結合，以提高儲能系統整體性能及經濟性，從而滿足新型電力系統的多場景細分化需求。9超級電容飛輪鋰電池液流電池功率型能量型混合儲能兼顧功率密度、能量密度、響應速度、效率、壽命及成本等需求“強強聯合”：混合儲能系統具備廣闊發展前景循環次數響應時間持續放電時間能量密度功率密度循環效率超級電容鋰電池混合儲能兩種及以上性能互補的技術結合的混合儲能，具有更好的技術經濟性能。2024 Copyright SUNGROW密級：公開10 混合儲能運行控制系統是實現能量管理和功率管理的高效系統，采用混合儲能E

7、MS-協調控制器-PCS三層架構，對不同運行工況進行實時監測、協調控制及優化分析。超容 鋰電工況適應性更強電池壽命更長更安全調頻性能和收益更高混合儲能系統解決方案2024 Copyright SUNGROW密級：公開11混合儲能系統關鍵技術痛點多應用場景兼顧難多元化需求調控難方案雙源疊控構網技術動態功率分配技術平臺監控系統協調控制器就地控制目標混合儲能系統滿足新型電力系統多元化需求混合儲能運行控制系統優化配置技術2024 Copyright SUNGROW密級：公開12 建立含不同儲能類型的生命周期經濟性模型，針對不同的應用場景組合，以經濟性效益最優為目標，結合歷史數據，生成混合儲能功率/容量

8、/類型等優化配置方案?；旌蟽δ軆灮渲眉夹g混合儲能功率/容量配置方案收益分析運行壽命評估場景組合平抑功率波動一次/二次調頻削峰填谷優化目標：經濟性優化結果功率/容量/類型 配置方案收益分析歷史數據優化配置方案2024 Copyright SUNGROW密級：公開13 基于虛擬同步機（VSG）的雙源疊控構網技術，同時進行電壓源和電流源控制運算，實現強弱電網支撐能力的互補性，并可針對不同需求實現功率精細化分配與管理。雙源疊控構網技術微秒級電壓構建技術自適應無極調節雙源疊控構網2024 Copyright SUNGROW密級：公開14 針對多需求場景的快速功率分配技術，功率型儲能優先響應高頻短時大功

9、率變化量；同類型儲能單元功率最優分配方法可減少不必要的儲能調控，提升儲能工作效率及運行壽命。動態功率分配技術混合儲能系統實時功率分配簇級最優功率分配方法動態功率分配功率型/能量型儲能功率分配-30-20-100102030鋰電總超容總2024 Copyright SUNGROW密級：公開15混合儲能系統能量管理 混合儲能EMS首頁快速調頻PCS 狀態監視平抑功率波動2024 Copyright SUNGROW密級：公開密級：公開目錄3.構網型儲能技術4.多元儲能構網優勢2.混合儲能技術1.背景與挑戰5.應用場景及案例2024 Copyright SUNGROW密級：公開17構網型儲能技術可有效

10、提升電網穩定性跟隨電網Grid Following跟蹤電網的電壓、相位以控制電源 系統的能量輸出，但需要依賴于穩定的電網，無法應對電網的擾動。電網支撐技術在全球范圍內推出，變流器能夠進行電流控制以支持電力系統穩定運行。在系統強度弱、慣量低的電網中，變流器采用電壓源控制，進行調頻、調壓，為系統提供虛擬慣量、阻尼、黑啟動等構建電網功能。支撐電網Grid Supporting構網Grid Forming2024 Copyright SUNGROW密級：公開18構網型儲能技術概述 構網型儲能技術的核心是通過變流器采用與同步發電機類似的功率同步策略，構建起支撐大電網穩定運行的電壓源，可以起到快速調頻調壓

11、、增加慣量和短路容量、抑制寬頻振蕩等作用。構網技術架構有功功率同步直流電壓同步下垂控制虛擬同步發電機匹配控制虛擬振蕩器控制n將變流器控制成電壓源而非電流源 n通過控制變流器自身而非跟隨電網來輸出功率核心特點構網型變流器可以在不依賴外界交流系統的情況下，自行構建交流側輸出電壓，以便交流電力系統在正常、干擾、緊急情況下均能運行。因此構網型變流器可以孤島運行，也可以接入極弱電網運行。2024 Copyright SUNGROW密級：公開19構建電網電壓 通過模擬同步發電機的本體模型(VSG)，使變流器從運行機制和外特性上具有同步發電機相同的特性，實現對同步發電機調頻、調壓特性的模擬。并網狀態下穩定運

12、行，保證電壓幅值、相位不變 離網狀態下能獨立或者與其他GFM變流器協同運行 支持并離網狀態無縫切換 具備快速提供無功支撐能力穩定端電壓幅值VSG 的有功-頻率、無功-電壓控制2024 Copyright SUNGROW密級：公開20調頻/慣量控制 在系統發生擾動時，VSG可以實時動態調整控制策略，根據擾動的大小動態調整轉動慣量的大小，提高系統等效慣量水平和頻率的穩定性。VSG 有功-頻率控制+慣量響應33.544.555.560.9940.9950.9960.9970.9980.9991.0001.001wpcc 無虛擬慣量算法有虛擬慣量算法2024 Copyright SUNGROW密級：公

13、開21寬頻振蕩抑制 構網型變流器振蕩失穩的頻率由低到高，分為低頻振蕩、次同步振蕩、工頻振蕩以及高頻/諧波振蕩四個層面，可針對其共性的小信號穩定性問題，進行振蕩抑制，提高電網穩定性。自適應阻尼POD功率振蕩抑制-1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 (MW)TIE LINE POWER-1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 (MW)TIE LINE POWER 構網型變流器的阻尼D是其自身控制參數，取值較為靈活控制策略改進針對特征頻率，采用虛擬阻抗、有源阻尼等進行阻抗重塑和振蕩抑制2024 Copyright SUNGROW密級

14、：公開22增強型連續高低電壓穿越 基于快速正負序解耦技術及動態虛擬阻抗技術，構網型變流器可以滿足連續高低電壓穿越的運行要求，快速抑制過載及過電壓，保證電力系統穩定運行。低電壓穿越曲線高電壓穿越曲線連續高低穿無功響應2024 Copyright SUNGROW密級：公開23黑啟動 構網型儲能具備啟動和支持系統崩潰后的重啟能力，當微電網出現異常時，構網型儲能可以自行完成交流電壓的建立，為主發電單元提供勵磁，在必要時自行組建電網。PCS并聯協調控制建立勵磁具備自行組建電網能力黑啟動2024 Copyright SUNGROW密級：公開密級：公開目錄3.構網型儲能技術4.多元儲能構網優勢2.混合儲能技

15、術1.背景與挑戰5.應用場景及案例2024 Copyright SUNGROW密級：公開25多元儲能構網技術進一步提升電網穩定性AC構網型PCS構網型PCS變壓器電網鋰電池超級電容DCDC/DCDC/DCAC構網型PCS鋰電池超級電容變壓器交流側耦合直流側耦合電網 基于構網型變流器的高速控制響應能力，以及功率型儲能單元的快速大功率充放電特性，在混合儲能系統中應用構網技術可進一步提升電網尤其是微電網的穩定性。2024 Copyright SUNGROW密級：公開26多元儲能構網具備更好的短時過載能力 目前，新疆、西藏等省區已經對構網型儲能應用提出了要求，其中要求構網型儲能需具備300%額定電流短

16、時過載能力，可進一步探索應用多元儲能技術滿足該要求。2024 Copyright SUNGROW密級：公開27多元儲能構網的優勢功能混合儲能系統(超級電容+鋰電池)鋰電池儲能系統功率控制充放電轉換時間極短，可根據場景執行精細化功率分配充放電轉換時間短慣量響應具備更好的慣量響應速度及支撐能力慣量響應時間較長故障穿越利用功率型儲能特性完成短時故障穿越(300%過載等)短時3倍過載支撐能力不足并離網切換及運行混合儲能構網響應速度快，更全面覆蓋并網/離網運行工況并網/離網運行控制時間長調頻/調壓能力一次調頻、電壓階躍響應調節速度快(100ms以內)電壓、頻率響應調節時間較長振蕩抑制根據不同振蕩類型，快

17、速高效完成振蕩抑制振蕩抑制調節時間長，類型單一黑啟動具備更好的抗勵磁沖擊能力抗勵磁沖擊能力弱2024 Copyright SUNGROW密級：公開密級：公開目錄3.構網型儲能技術4.多元儲能構網優勢2.混合儲能技術1.背景與挑戰5.應用場景及案例2024 Copyright SUNGROW密級：公開29混合儲能應用場景火儲聯合調頻，實現對調節指令的毫秒級響應，提升調頻性能與收益輔助新能源場站進行一次調頻、慣量支撐、平抑功率波動以及能量時移火電廠新能源場站電網側用戶側電網側調頻、調峰，參與輔助服務，緩解線路阻塞，黑啟動減輕負荷沖擊（例如港口、抽油機），提升電能質量，實現并離網無縫切換2024 C

18、opyright SUNGROW密級：公開30構網型儲能技術應用價值 提升系統強度和短路容量提升了電網強度和穩定裕度，使得系統具備更高水平的可再生能源發電消納能力。提供慣量支撐為新能源電站提供基于構網型變流器的慣性，確保電力系統在干擾期間堅固而安全。支持快速黑啟動快速安全地進行本地電網分散式黑啟動，具有獨立組建電網的能力，快速恢復電網，并支持構網型變流器孤島運行。抑制寬頻振蕩通過阻抗重塑和改進控制結構，提升系統穩定性，保證電網可靠運行。2024 Copyright SUNGROW密級：公開31應用案例介紹港口電能質量治理上海洋山港風機慣量支撐改造山西昔陽2024 Copyright SUNGROW密級：公開32應用案例介紹電網頻率支撐英國門迪源網荷儲一體化系統沙特Amaala景區2024 Copyright SUNGROW密級：公開33應用案例介紹海島微電網廣西潿洲島偏遠地區微電網西藏措勤