2026新型电力系统下新能源构网型储能建设方案

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政策脉络 × 产业生态 × 应用场景 × 标准化建设 2026 新型电力系统下新能源构网型储能 建设方案 目录 01 建设背景 02 解决方案 03 关键技术及特点 04 应用场景 加入星球获取更多更全的数智化解决方案 《“十五五”现代能源体系规划》明确“可再生能源发电 2035 年将成为主体电源”。在以新能源为主体的新型电力 系统中 ，并网变流器作为新能源发电的核心装备取代了大部分旋转式发电机组 ，系统呈现出“低惯量、低阻尼、弱电压 支 撑”的特性 ，导致新能源发电系统事故频发 ，给变流器及其主导的电网稳定运行带来了严峻挑战。为提升“双高”系 统稳定 性 ，可发挥储能变流器灵活可控的优势 ，补偿系统缺失的固有惯性、 阻尼特性 ，实现电网电压、频率的可靠支撑。 新疆 2023 年独立储能建 设方案：积极探索建设构 网型储能 西藏发改委首次提出了 2023 年风电光伏新能源 项目配套储能需“加装构网 型装置”的要求 背景简介 - 新型电力系统发展形态 背景简介 - 构网型储能在国家政策支持下快速发展 · 国家发改委、国家能源局等多部门发文：支持构网型储能技术研发与工程示范；选择典型场景应用构 网型控制肢术；研究完善储能价格机制和财政金融政策，等 · 相关文件对于构网型储能的定位：显著提高新能源接入弱电网的电压、频率等稳定支撑能力，大幅提 升风电光伏大基地项目输电通道的安全稳定送电能力；具备主动支撑电网电压、频率、功角稳定能力 加快构建新型电力系统行动方案 国家发展改革委国家能源局 国 家数据局 · 选择典型场景应用构网型 控制技术 ，具备主动支撑 电网电压、频率、功角稳 定能力 ，提升系统安全稳 定运行水平 关于组织开展可再生能源发 展试点示范的通知 国家能源局 · 支持构网型风电、构网型 光伏发电 、构 网型储能、 新能源低频组网送出等 技术研发与工程示范 关于做好新能源消纳工作保障 新能源高质量发展的通知 国家能源局 · 探索应用构网型新能源、 各类新型储能等新技术， 提升新能源功率预测精 度和主动支撑能力 关于新形势下配电网 高 质量发展的指导意见 国家发展改革委 国家能源局 · 在具备条件地区推广构 网型储能等新技术 · 完善财政金融政策支持 新型储能建设 2023 2024 2025 2026 4 背景简介 - 新型电力系统分析 以新能源为主体的新型电力系统是实现碳达峰、碳中和目标的重要载体。与同步发电机组相比 ，新能 源具有低可控和低转动惯量等特性 ，发生故障时传统新能源系统无法像同步发电机组一样 ，主动进行电压和 频率支撑 ，给电力系统的安全稳定运行带来了极大挑战。 惯量响应是维持电网暂态频率稳定最关键的环节 ，其时间尺度一般在 6s~10s 左右 高比例新能源经特高压直流送出 加剧送端暂态过电压问题 高比例新能源送端低惯量系统 导致频率稳定控制难度加大 多种功率调节设备的共同 作用引发宽频振荡问题 背景简介 - 新型电力系统需要构网型储能技术支撑 按需建设储能，有序建设抽水蓄能，积极推进新型储能建设； 多元化储能科学配置，充分发挥电化学储能、压缩空气储能、 飞轮储能、氢储能、热（冷）储能等各类新型储能的优势， 探索储能融合发展新场景， 提升电力系统安全保障水 平和系 统综合效率。 2023 年 4 月 24 日， 国家 能源 局发布了关于公开征求《关于加 强新型电力系统稳定工作的指导 意见（征求意见稿） 》 意见的 通知， 提出新型电力系统稳定 发展 27 条。 完善合理的电源结构、柔性电网平台、灵活性负荷侧全过程 夯实新型电力系统稳定基础。提出要科学安排储能建设。 科学安排储能建设： 背景简介 - 新型电力系统需要构网型储能技术支撑 一、优化调峰辅助服务交易和价格机制 二、健全调频辅助服务交易和价格机制 规范调频市场交易机制。调频市场原则上采用基于调频里 程的单一制价格机制。 合理确定调频服务价格上限。调频性能系数由调节速率、 调节精度、响应时间三个分项参数乘积或加权平均确定， 分项 参数以当地性能最优煤电机组主机（不含火储联合机组） 对应 的设计参数为基准折算。 原则上性能系数最大不超过 2 ， 调频 里程出清价格上限不超过每千瓦 0.015 元。 2024 年 02 月 07 日国 家 发改委能源局共同发文《关 于建立健全电力辅助服务市 场价格机制的通知》（发改 价格〔 2024 〕 196 号） 建立健全市场价格 机制 背景简介 - 新型电力系统需要构网型储能技术支撑 成为主力电源吗？ • 国家电网 个省级电网统计序列中， 有 14 个新能源装机容量超过 万千瓦。 新能源装机占比远超 30% ， 动态运行发电 功率更是超过全省发电实时功率 ( 开机容量 ) 。 集中在华北、西北、华东、华中的资源和经 济大省。 • 公司经营区新能源累计装机 8.66 亿千瓦， 占总电源装机的 。 • 公司经营区新能源新增装机 2.27 亿 千瓦 ， 占各类电源新增装机的 。 构网 协调稳定 充足供应 功率 质量 支撑 容量 电量 新型电力系统需要构网型储能技术支撑 构网型新型储能： 服务于大系统 ( 电网） 、并以提升系统安全稳定支撑能力， 丰富系统调节 手段或能力为主。 主要包括： 提供调节功能的参与系统调频调压工作、日前日内调峰和紧急事故备用。 新型储能具备功能： 存储与调节 应用场景： 服务用户， 服务电源、服务大系 ( 电 网） 服务大系统（电网） 分类： 调峰、调频、备用 u : --- -- --- 构网储能 | 构网系统优势 实现多能源 稳定地馈入电网 减少对备用输电线路的 使用或降低电力线路的 改造需求 实现 100% 可再生能源供电 保障电力安全供应 获得稳定的投资收益 目录 01 建设背景 02 解决方案 03 关键技术及特点 04 应用场景 二、 硬件架构方案 无功过载：超配 PCS 配置 ，具备 3 倍无功电流支撑能力。 有功过载： 电池倍率提升 ，满足暂态有功输出（支持短时 1 .25 倍 ， 可提供 25% 惯量响应功率）。 一、 软件算法架构方案 控制算法 ：电流源→电压 源 模拟同步发电机组， 自 主产生内电势 ，具备虚拟 惯量控制、无功电压控制能 力 弱电网毫秒级快速功率响 应 智能组串式储能系统 智能储能控制器 智能箱变 智能光储电站管理系 统 能源云 PCS 超配至 2.4N MW 智能电池簇控制器 一簇一管理 电池包 一包一优化 智能子阵控制器 储能电站控制器 储能功率 N MW 分布式温控 PCC 建设方案设计 | 构网型储能解决方案 SMA 大型构网储能解决方案 建设方案设计 | 构网型储能解决方案设计图 建设方案设计 | 构网型储能解决方案 · 构网型储能 通过对现有同步机制的模拟，如模拟成同步机等，可实现变流器与电网的同步，无需新 的同步机制 · 构网型储能无需锁相环，可避免弱电网系统下锁相环导致的失稳问题，并可自主响应瞬时提供对 电网的惯量 / 频率、电压支撑 Z₀ Z Rg PCC C, Vg Q 构网型变流器 电网 工 o 咸小 P 增大 (o 灬 a ₂ ) 增 大 减 小 实现同步 功率影响构造的频率 o 增大 P 减小 - ( 。 -o) 减小 * , 增 大 构网控制同步过程 }o 减小 — 1. 增大 (0, - @ ) 增大 从转子抽取能显 实现同步 0 增大 T, 减小 0 - 减小 能显累积到转子 同步机基于功率同步过程 物理本质 构网型变流器并网系统简化等效电路 构网型变流器同步机制 D 大电网 o, P 变流器控制模拟 Ot θ D# 1 J R T 转子 o 增 大 g 减 小 11 e ref P 建设方案设计 | 构网型高压储能系统 突破构网型储能系统中的高短路耐受能力变流器 拓扑、 宽频振荡抑制与暂态稳定控制和装备工程 优化设计等关键技术。 模 块 化 高 压 储 能 装 备 的 构 建 示 意 图 建设方案设计 | 大容量储能系统模块化结构设计 单机容量大 50MW~ 100MW ，构网 ， 黑启动 ，快速频率响应 可具备虚拟同步机兼容无功 SVG 功能 ，提供有功、 无功支撑 级联型高压大容量储能技术方案 低压升压技术方案 220kV 220kV 220kV 220kV 50MW/35kV 50MW/35kV 40Units 40Units 2.5MW 2.5MW 50MW 50MW 建设方案设计 | 大容量储能系统系统组成 构网型储能系统集成了构网型 PCS 、电池、 PMS 、二级协控、 同期装置、防孤岛装置等 , 可以实现 场站级 构网运行、 黑启动等功能。 构网型 PCS EM S PM S 构网顶层指 令 构网控制 构网快速协控主 机 构网型储能系统 构网型储能变流 器 电池系统 储能协调控制 柜 分级协调控制通信机 制 支持跟网构网切 换 启 停 控 制 功 率 指 令 9 建设方案设计 | 典型构网型设备 构网型变流器的有功功率环和 无功功率环分别模拟同步发电 机的转子运动方程 、 调速和 励磁环节 , 控制 输 出 内 电 势 相 位 和 幅 值 参 考 值 再经过 虚拟阻抗计算及电流控制环生 成调制波。 通过上述控制方式 , 构网型 变流器可以获得与同步发电机 类似的响应过程和输出特性。 有功控制 惯 量 特 性 模 拟 Q 0 E V0 Qout K + s 1 s g _ a v g _ b g _ c i s _ a b c * vs_abc 电压电流控制 i _abc s * 机 械 运 动 方 程 Pout ω p P M 构 网 型 变 流 器 L f C f 电枢电 , 压方程 E A 励 磁 绕 组 输 励 磁 调 节 系 统 典型控制方式 . 死 区宽度 ωdb P0 虚 拟 阻 抗 电 流 控制 器 电力电 子开 关 器 件 功 率 计 算 K f 调 速 器 模 拟 1 sTJ 无功控 制 Dp K v 下 垂 系 数 Kf ω0 ω 调速 器 iabc vabc 5 Pin D ω Pout Zg Pin Pin Ki P0 ω0 v v p m m m m 建设方案设计 | 构网型技术核心功能要求 构网型 变流器 弱系统适应性 低短路比稳定运行，提 升弱系统稳定裕度 惯量支撑和一次调频 对电网频率变化无延迟响应 电压支撑能力 故障时快速输出高额无 功功率支撑电压 继电保护适应性 提供一定短路电流并 保 留 故 障 特 征 并离网切换 快速、平滑、无冲击的并离 网 不依赖外界电源支持 ， 自主 建立电压和频率 ， 恢复系统供 电 01 02 核心功能 黑启动能力 05 04 06 03 6 建设方案设计 | 构网型技术核心功能要求 建设方案设计 | 构网型储能原理 构网控制技术 电流源，功率与无功解耦 电压源，功率与无功耦合 锁相跟随，强电网稳定 独立构网，弱电网稳定 无惯量支撑能力 具有主动惯量支撑能量 弱电网易失步 关注伏特之光公众 强电网易失步 号，获取更多资料 变流器的同步动态特性完全由其控制算法决定 ，可分为跟网型 (grid-following ， GFL) 和构网型 (grid- forming ， GFM) 同步发电机的构网特性：顶梁柱 ，可在扰动前 - 中 - 后，构建电力系统稳定运行的必须内电势，具有转动惯量，稳定频率。 跟网型变流器（ GFL ） 构网型变流器（ GFM ） 建设方案设计 | 构网型储能原理 构网型储能技术 国家能源局发布《电力系统安全稳定导则》明确提出新能源场站短路比应达到合理水平；同时电力系统需具备惯量和短路 容量支撑能力。 构网型储能应运而生，可以提高变流器的电压、频率支撑能力 , 增强电力系统稳定性，新型电力系统中有广阔的应用前景。 构网型储能 构网控制策略，通过超配 PCS, 提高短时过流能力 构网型超级电容 子模块配置超级电容 静 止设备，提供惯量 分布式调相机 旋转设备，提供惯量和 短路电流 “ 双高”电网构网解决方案 基 于 电 力 电 子 解 决 方 案 基 于 同 步 机 解 决 方 案 解决方 案 建设方案设计 | 构网型储能原理 构网型储能在系统中作用 提供谐波电流及电压补偿、负序补偿、 闪变抑制等复杂场景高级应用 振荡阻尼 监视系统功率振荡，为系统提供正阻 尼，提高系统动态稳定性 阻抗重塑 为新能源站场站提供附加宽频段正阻 特征提高新能源接入交流系统后的交 互稳定性 6 5 4 3 构网型储能在新型电力系统中作用 提供短路电流 在电力系统暂态期间，提供 3~5 倍 短路电流支撑，确保新能源接入点短 路 比 惯量支撑 参与系统频率调节，提高暂态条件下 系统频率稳定性 参与电力系统电压动态调节，系统暂 态期间提供短时无功功率支撑 动态无功支撑 附加控制 2 1 10 目录 01 建设背景 02 解决方案 03 关键技术及特点 04 应用场景 构网网控制策略：下垂特性，虚拟同步机控制， 匹配控制，虚拟振荡器控制。 关键控制技术： 1 、如何提升多电压源同步稳定性问题，解决强电网下，干扰稳定裕度降低 ，易失步问题。 2 、如何解决限流保护，避免短路电流危害变流器安全，以及限流引起的暂态稳定性降低问题。 3 、如何在系统动态特性复杂的条件下实现变流器的协同控制，多台电压源并列运行，容易带来环流和抢功率问 题。 模拟摇摆方程的构网型控制 模拟下垂特性的构网型控制 考虑电磁暂态特性的构网型控制 构网型储能关键技术 构网型控制策略 构网型储能关键技术 国内尚无构网型储能过载能力的明确规范要求， 新疆自治区《关于组织上报 2023 年独立新型储建 设 方案的通知》要求，构网型储能具备 300% 额 定电流 10 秒短时过载能力。 现阶段，一般通过超配 PCS 数量达到过载要求。 例如，某 50MW/100MWh 构网型储能项目， PCS 单机过载能力为 1.25 倍，配置数量为跟网型的 2.4 倍，实现 3 倍过载能力。 PCS 成本急剧提高，如何降本？ 构网型变流器配置框图 高过载能力实现 构网型储能关键技术 系统仿真 + 定容分析 根据基地建设规划，建立整个发电系统仿真模型。在考虑电源侧、负荷侧曲线以及送出通道约束的条件下，开展电力电量平 衡分析，暂态稳定计算分析，来明确灵活可调的构网型储能需求。 并网方式 计算新能源多场 站短路比 机端 1.5 并网点 2.0 是 暂态稳定 确定构网型储能 容量 是 满足约束 条件 增加构网型 储能容量 否 否 增加构网型储能 容量 暂态稳定性 扫描 构网型储能容量分析流程 否 构网型储能关键技术 主动电压、短路电流支撑能力 ΔQ 为构网型储能电站无功功率变化量， ΔU 为并网点电压幅值变化量， SN 为构网型储能变流器的视在功率 构网型储能无功启动时间不应超过 5ms 、无功响应时间不应超过 10ms ，最大无功电流能力应不低于 3 倍额 定电流。 短路电流支撑能力 提升弱电网地区新能源厂站的短路容量比，构网型储能应提供一定的短路电流。其过载能力应不低于 3 倍，过载持续运行时间应不低于 10s 。 构网型储能的短路支撑能力可通过变流器器件的能力提升以及多机并联等多种方式实现。 多机并联运 行时，并机环流小于 5% 。 主动电压支撑能力： 构网型储能系统具备类似同步发电机有功功率调节特性，具备内电势和无功调压能力，其调压公式满足： 构网型储能关键技术 主动频率支撑能力 惯量支撑能力： 构网型储能系统具备类似同步发电机有功功率调节特性，等效惯量时间常数应灵活可设，按照《虚拟同步机第 1 部分：总则》，其惯量公式满足： 储能惯量响应启动时间不应超过 50ms ，响应时间不应超过 150ms ，调节时间不应超过 500ms ，控制偏差应 在 ± 1.0%Pn 以内。 一次调频能力： 构网型储能系统具备主动一次调频能力。其一次调频系数应满足下式： 式中： ΔP 为构网型储能电站有功功率变化量， Δf 为系统频率变化量。 一次调频功能在与惯量响应、 AGC 等功能协调 ，宜设定一定的死区 ( 0.033HZ~0.1HZ ），控制偏差应在 ±1.0%Pn 以内。 结合混合拓扑、 多重化均流、 器件复用等手段 ，解决高短路耐受能力、 高功率密度、 高可靠性构网型储 能变流器拓扑设计关键问题； 研究基于图论和人工智能算法的构网型储能变流器拓扑优化设计方法 ， 建立优化拓扑搜索空间