如何让新能源电网稳如泰山？构网型储能黑科技大揭秘

双碳战略下，我国能源产业加速绿色转型，以风电、光伏为代表的清洁能源在能源结构中的占比不断提升。

2024年8月发布的《中国的能源转型》白皮书显示，截至2023年底，我国风电、光伏发电装机规模较10年前增长了10倍，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。

新能源的使用，有一个大前提就是安全。在电力系统中，电网连接着能源生产端和消费端，是整个电力系统安全运行的关键。当大量分布式新能源接入电网，会带来“双高”问题，即高比例可再生能源和高比例电力电子设备将冲击电网的稳定与安全，这也成为全球电力系统在新能源并网时面临的普遍挑战。

当我们享受新能源带来的低碳生活与便捷体验之际，如何保障新能源电网的安全稳定运行？近日，华为数字能源发布科普视频《比特与瓦特》第12期，揭秘了人类稳定掌控新能源背后的黑科技。

新能源电网，为什么如此“躁动”

电网在运行过程中，随时随地可能受到多种因素导致的扰动。传统电网系统中，同步发电机通过主动进行功率和电压调节，保障整个电网的稳定运行。

而高比例新能源电网采用跟随型技术，发生故障时，无法主动进行电压和频率支撑确保电网稳定。光伏、风电等新能源发电本身就具有波动性，更重要的是新能源发电通常不具备传统同步发电机的惯性响应和电压支撑能力，一旦发生电网故障，可能会导致电压和频率快速变化，从而影响到电网的稳定性，给电力系统安全带来较大风险。

随着全球风电、光伏装机量大幅增长，电网波动引发的大规模脱网故障时有发生，为电力系统的稳定安全带来挑战。

那么，有没有一种新技术能够支撑新能源电网稳定运行？构网型储能技术应运而生，它能够像“同步发电机”一样，发挥主动构网能力优势，主动进行电压和频率支撑确保电网稳定。

与传统的跟网型储能技术相比，构网型储能技术优势显著。跟网型储能技术本质为电流源，必须依赖电网的电压和频率来运行，无法独立支撑电网系统。构网型储能技术为电压源，内部设定电压参数信号输出电压与频率，既可并网也可离网运行，对电网支撑能力强。因此，构网型储能技术在新型电力系统中拥有广阔的应用前景，也是全球能源产业关注的热点。

如何驯服新能源电网这匹“野马”

如果把新能源电网比作难以驯服的“野马”，构网型储能技术就是那根巧妙的缰绳。虽然构网型储能技术具备独立支撑电网的巨大优势，但目前还未得到大规模应用。核心原因就在于产业界还有不少技术难点尚待攻破，主要包括：电压频率不稳定、宽频振荡、低惯性、抗扰能力较弱等。

针对以上行业挑战，华为开创性的推出了智能组串式构网储能技术体系，从算法、设备、芯片三大层面，推动构网型储能技术的广泛应用。

算法层面，华为推出多尺度电压幅频调制技术，结合宽频自稳和致稳控制技术，保障电网的稳定性和可靠性。

构网型储能设备采用模拟同步发电机特性的电压源控制算法，在电网电压波动时，快速主动支撑电网电压。10ms内可以输出最大三倍额定电流大小的无功支撑电流，接近同步调相机的电压支撑能力。5ms启动虚拟惯量响应，保障了电网在故障下快速实现频率稳定。

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。

当电网发生振荡的时候，宽频致稳控制架构让储能设备可以输出阻尼功率，起到主动抑制电网振荡的作用，助力电网稳定。针对电力系统中低频振荡和次、超同步振荡，通过在电站控制器和构网储能变流器中构建宽频致稳控制系统，可以实现0.1~100Hz的电网宽频振荡抑制。

设备层面，华为在架构创新方面实现突破，采用双级功率变换架构支撑电网稳定，同时保障储能系统稳定可靠。

传统储能采用单级功率变换架构，易受电网波动影响。华为采用双级功率变换架构，通过DC/DC变换器隔离解耦电池电压和电网电压。当高电压故障穿越时，确保系统无反灌电流进入电池，保障电池安全，同时具备维持有功输出不变的能力，支撑电网稳定。配合高可用组串式架构和高性能精细化智能电池管理技术，可以实现设备不宕机、不降额、可靠稳定运行。

芯片层面，华为通过高可靠性功率模组、高算力控制芯片，提升设备在复杂、恶劣环境条件下的长时间可靠运行能力。其中，功率模组解决过载能力、控制芯片拥有更强的控制功能，两者结合最大化保障设备的可靠性。

加速新能源走进千家万户

智能组串式构网型储能系统有助于提升高比例新能源并网与消纳，适用于强电网、弱电网和离网等多种应用场景，具备广阔的商业价值。2024年，该技术已经通过一系列严苛的工程测试验证，正在加速走向产业落地。

并网场景下，华为智能组串式构网型储能技术在主动支撑电压稳定、频率稳定、功角稳定和宽频振荡抑制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。

2024年7月，华为携手客户与伙伴在新疆哈密、青海格尔木、西藏阿里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已成功进入规模化应用阶段，实现从技术攻坚到工程应用的跨越。

华为携手客户与伙伴先后于新疆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、于青海格尔木绿发多能互补新能源电站50MW/100MWh储能项目完成首个百兆瓦时级多能互补构网型储能电站性能测试、于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。

离网场景下，华为智能组串式构网型储能技术可以实现吉瓦时级100%光储微电网商业化可靠运行。

在海外，华为智能组串式构网型储能技术支撑沙特红海新城成为全球首个100%清洁能源供电的城市。该技术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GW级整网黑启动，实现分钟级电力恢复。

构网型储能技术是构建新型电力系统的关键。华为智能组串式构网型储能技术不仅实现了关键技术的重大突破，还完成了从理论到实践的跨越。未来，华为将携手客户与伙伴不断推动并网友好性技术的发展，加速新能源成为主力能源。

本文为「智能进化论」原创作品。