构网型储能技术：新型电力系统的关键拼图
在绿色转型的大背景下，全球新增电力装机量与发电结构正加速向清洁能源迈进。
根据国际能源署发布的2024年度《世界能源展望》，2023年全球新增可再生能源装机量超过560吉瓦。过去10年，化石燃料在全球能源结构中的占比逐步下降，而同期全球能源需求增加15%，40%的增长来自清洁能源。
2024年8月发布的《中国的能源转型》白皮书显示，截至2023年底，中国清洁能源发电装机占总装机的58.2%，新增清洁能源发电量占全社会用电增量一半以上。
然而，高比例可再生能源的接入对电力系统的稳定运行造成了巨大的影响，成为全球新能源产业普遍面临的难题。构网型储能因具备主动支撑电网电压、频率、功角稳定等能力，已成为新型电力系统的关键支撑技术之一。
构网型储能，新型电力系统的关键支撑
随着新能源装机规模和占比逐步提高，以清洁能源为主的新型电力系统呈现“双高”的特性，即高比例可再生能源和高比例电力电子设备，这对电网消纳、并网、稳定运行带来挑战。
传统电网通过同步发电机进行功率和电压的调节，从而保障整个电网的稳定运行。随着新能源渗透率的提升，采用跟网控制技术的并网设备在电网发生故障时，无法主动进行电压和频率支撑。
新型电力系统中，构网型储能技术可以通过模拟同步发电机组的特性，发挥主动构网能力，自主响应，瞬时提供惯量和电压支撑确保电网稳定。构网型储能技术是适应新能源高比例发展的关键技术，也是助力新能源从补充电源成为主力电源的关键支撑。
近年来，国家已出台相关政策，鼓励新能源项目配置构网型储能系统，以提升电网的整体稳定性和适应性。2024年10月，国家发展改革委、国家能源局、国家数据局联合印发《加快构建新型电力系统行动方案（2024—2027年）》，提出推进构网型技术应用。
目前，中国西北部地区已出台政策鼓励或强制新能源项目配建构网型储能。另据不完全统计，自2023年下半年以来行业招标进度显著加速，截至2024年6月，国内已经完成2.28GW/7.58GWh构网型储能项目招标。
引领技术创新，破解构网型储能行业难题
虽然大力发展构网型储能的大方向已明确，但行业仍面临若干技术难点，主要包括：电压频率支撑能力不足、宽频振荡抑制能力不足、低惯性、抗扰能力弱等。
凭借在数字技术和电力电子技术领域深耕多年的积累，华为智能组串式构网型储能平台，针对以上挑战，从算法、设备、器件等层面进行了多项创新和实践。
在算法层面，多场站级自同步幅频调制技术能够调节电力系统中多个场站的幅度和频率，确保其电压、频率等参数保持一致，主动支撑电网，保障电网的稳定性和可靠性。宽频自稳技术通过宽频阻抗重塑算法，让构网型储能设备自身在宽频范围内具备正阻尼特性，保障储能设备自身稳定运行。创新的宽频致稳控制技术，当电网发生振荡的时候，构网型储能可以输出阻尼功率，起到主动抑制电网振荡的作用，且不受电网规模和强度等条件的限制，助力多类型电源电网的稳定。
在设备层面，华为首创了新型智能组串式储能双级变换架构下电压与有功功率解耦控制技术，有助于支撑电网稳定和保障储能系统安全，提升了储能系统可用度和扩容升级能力。
在器件层面，通过高可靠性功率模组、高算力控制芯片，确保设备在复杂、恶劣工作环境长期稳定、可靠运行，并构建了安全可靠的底层核心器件设计、制造的能力体系。
开启规模化应用，加速构网型储能产业高质量发展
一项新技术是否具备大规模推广所需的商业价值，必须经过大量工程应用的严苛验证。2022至2024年，华为数字能源携手客户与伙伴已经在哈密、青海格尔木、阿里等地区完成了构网型储能系统设备级、单站级、多场站级以及包含35kV、110kV人工短路在内的全面功能和性能测试。这标志着华为智能组串式构网型储能平台已成功进入规模化应用阶段，实现从技术攻关到工程应用的跨越。
其中，哈密华润咸水泉电站25MW/100MWh构网型储能项目，完成全球首个百兆瓦时级智能组串式构网型储能电站性能测试，并完成全球首个并网场景下智能组串式构网型储能黑启动试验，黑启动时间缩短至分钟级。
针对光伏、风电、光热、常规储能在内的多能互补特性，青海格尔木绿发多能互补新能源电站50MW/100MWh储能项目，完成了首个百兆瓦时级多能互补构网型储能电站性能测试。
阿里地区平均海拔4500米，冬季温度达零下20℃以下，属于极弱电网。西藏开投阿里地区噶尔县6MW/24MWh储能保供项目，完成首个超高海拔超低温度极弱电网的构网型储能电站性能测试。
首批测试的圆满完成，成功证实了华为智能组串式构网型储能平台有助于提升高比例新能源并网与消纳，适用于强电网、弱电网和离网等广泛的应用场景。并网场景下，在主动支撑电压稳定、频率稳定、功角稳定等方面具备与等容量同步发电机（含同步调相机）相当的能力；离网场景下，实现了吉瓦时级100%光储微电网商业化可靠运行。
2024年7月，在“适用于高比例新能源多场景的智能组串式构网型储能系统关键技术及应用”技术鉴定会上，来自中国科学院、中国工程院、国家电网等机构专家组成的鉴定专家委员会一致认为，申请技术鉴定的项目针对高比例新能源背景下提升新型电力系统稳定水平与新能源并网消纳的需求，在多场站级自同步幅频调制技术、宽频自稳和致稳控制技术、智能组串式双级变换架构、功率模组和控制芯片等方面开展了研究，研发了智能组串式构网型储能系统，并实现了工程应用，项目整体处于国际领先水平。
中国电机工程学会理事长、中国工程院院士舒印彪认为，华为智能组串式构网型储能系统运用独特的架构，通过多场景应用和权威机构的大量测试，验证了其对电力系统的支撑保障能力，为构网型技术发展做出了重要的、具有独创性的贡献。同时，这一系列测试也是制定构网型储能标准的重要参考。
在国外，华为智能组串式构网型储能平台已在中东等地的项目应用，支撑打造了全球首个100%清洁能源供电的城市。该方案在支撑稳定电网的同时可以实现100%清洁能源微网下离网连续故障穿越并支持GWh级整网黑启动，实现分钟级电力恢复。
随着可再生能源发电渗透率不断增加，以及更多电力电子设备的接入，给电力系统带来的随机性、高波动、低惯量、间歇性、弱支撑等问题将越来越显著。在此背景下，构网型储能必将成为新型电力系统科技创新的主流趋势和技术高地。华为智能组串式构网型储能平台，将推动清洁能源从跟随电网、支撑电网走向增强电网，加速清洁能源成为主力能源。
