導語
2024年10月18日，在“第5屆電力人工智能大會暨第3屆電力行業數字化轉型大會”上，第3屆“智創獎”電力數智化轉型技術創新應用評選結果公布。
內蒙古電力集團（有限）責任公司阿拉善供電分公司、南京南瑞繼保電氣有限公司、南京南瑞繼保工程技術有限公司憑借其基于“源網荷儲”微電網一體化項目構建的可離網廣域全綠電系統案例，獲得“新型儲能創新應用案例獎”。
創新點
1
提出基于構網型儲能的廣域全綠電新能源系統“三道防線”設計框架，以“源網荷儲”微電網示范項目為支撐，以25兆瓦/25兆瓦時構網型儲能代替常規火電、水電等作為支撐電源，將微電網（保供負荷9.87兆瓦）延伸至額濟納全縣域全負荷種類（75兆瓦）、全新能源種類（110兆瓦）的11.46萬平方公里廣域大電網，創新單電源零潮流解并網方式，創新構建國內首個兼具離網安全穩定運行和并網友好互動能力的廣域全綠電系統。
圖：額濟納“源網荷儲”微電網項目-構網型儲能站
圖：廣域全綠電系統調度控制系統主界面
2
提出基于內電勢幅值與相角控制的構網型儲能功率自同步方法，通過構網型儲能為廣域全綠電系統提供強電壓源支撐和虛擬轉動慣量，實現就地一次快速調頻與動態無功補償，創新以25兆瓦/25兆瓦時構網型儲能為支撐電源開展國內首例廣域純新能源電力系統黑啟動試驗，有效打破傳統電力系統對常規旋轉機組的依賴，全實景檢驗構網型儲能支撐廣域大電網建頻建壓的理論正確性和實踐有效性。
3
提出多系統數據交互方式及多時間尺度“源網荷儲”人機協同一體化控制方法，實現省調-地調-源網荷儲主站-場站多系統-多鏈路-多層級-多類型數據交互及最遠2700公里的數據傳輸，有效支撐廣域離網全綠電系統計劃性并/離轉及非計劃性并網轉離網，在無火電支撐、全綠電接入、源荷雙隨機波動、穩定電源不能覆蓋全額供電負荷的條件下，實現以“源網荷儲”一體化微電網系統為核心的多類型資源協同控制與離網中長期安全穩定運行，成功開展國內首例廣域全綠電系統離網中長期運行試驗及離網應急實戰，全實景檢驗構網型儲能支撐廣域發電網的調頻調壓、穩頻穩壓能力。
圖：廣域全綠電系統并離網操作示意圖
4
提出基于構網型儲能的純新能源電力系統離網狀態下故障穿越試驗方法，利用構網型儲能2.25倍的短時高過載能力，成功開展國內首例純新能源電力系統離網狀態下110千伏單相短路接地故障試驗及10千伏三相短路故障試驗，通過多類型近端短路試驗全實景檢驗構網型儲能抵御故障沖擊及維持系統穩定運行的能力。為國家新型能源體系建設開辟了全實景、全環節、全特性創新實踐路徑。
圖：純新能源電力系統離網狀態下故障穿越試驗電氣連接示意圖
應用成效
1
能源資源利用
有效解決了220千伏泰額線單電源檢修或故障情況下額濟納旗11.46萬平方公里內、3萬多黨政軍民、對蒙古國口岸及工農業用戶的停電問題，可通過廣域純綠電系統的無縫并離網切換，在完全離網方式下，實現全縣域最大75兆瓦全品類負荷供電，并支撐110兆瓦全種類新能源場站（1座30兆瓦風電場、3座80兆瓦光伏電站）完全平穩發電，實現離網方式下源網荷協同發展、能源綜合利用和綠電最大化消納。
2
經濟生態效益
以12536萬元的“源網荷儲”微電網示范項目有效代替10億元440公里輸電線路投資，提高額濟納全縣域11.46萬平方公里區域電網供電可靠性，節約投資87464萬元。
額濟納“源網荷儲”全綠電離網系統2023年累計離網運行71.91小時，供電量114萬千瓦時，累計參與電網調峰7次，供電量28萬千瓦時，合計供電量142萬千瓦時，按0.4386元/千瓦時計算，產生直接經濟效益622812元。按照等價值0.303kgce/kWh折算，已累計減少碳排放430.26噸。
3
社會效益顯著
全過程完整驗證了構網型儲能支撐廣域大電網安全穩定運行的理論正確性和實踐可行性，有效打破了傳統電力系統對常規旋轉機組，攻克了高比例新能源電力系統安全穩定控制難題。
首次在新型電力系統中應用構網型儲能技術及其一體化控制裝備，全面落實大電網“三道防線”要求，設計了合理的安全穩定防御體系和穩定防線，構建了能夠支撐系統中長期穩定運行的能量平衡、頻率電壓及安全穩定一體化控制系統，可以滿足系統不同響應時間尺度控制需求，實現新能源電力系統并/離網無縫切換、正常及各類擾動和故障沖擊下的安全穩定運行。
開拓了構網型儲能在提升電網短路容量、改善系統轉動慣量、優化頻率電壓控制、提供故障穿越支撐等全新應用場景，引領了構網型儲能技術主動支撐、安全高效的發展方向。不僅可以為額濟納廣域電網提供備用綠電保障，還可以發揮常規儲能的“電力平移”作用，為國家“雙碳”目標落實做出了重要探索，對國家以新能源為主體的新型電力系統構建，具有突出意義和深遠影響。
技術路線
1
將構網型技術與“三道防線”相融合，利用構網型儲能技術類似傳統同步機組的電壓源響應特性，設計合理的安全穩定防御體系和穩定防線，構建能夠支撐系統中長期穩定運行的能量平衡、頻率電壓及安全穩定一體化控制系統，滿足系統不同響應時間尺度控制需求，實現新能源電力系統并/離網無縫切換、正常及各類擾動和故障沖擊下的安全穩定運行。
2
通過額濟納“源網荷儲”微電網一體化示范項目建設，構建“源網荷儲”微電網，正常運行方式下，儲能站并網運行，參與電網調峰；設備計劃檢修時，通過計劃性并網轉離網操作，對額濟納旗11.46萬平方公里電網實現全域負荷保供；設備故障時，基于大、中、小電氣孤島判別，通過安穩裝置動作實現非計劃性并網轉離網，實現小區域范圍內重要負荷保供。
3
充分利用構網型儲能技術的構網能力和技術優勢，將重大示范工程與重大科技項目及時有效結合，創新以額濟納“源網荷儲”微電網示范工程中新建的25兆瓦/25兆瓦時儲能設備為支撐電源，探索構建覆蓋額濟納全域11.46萬平方公里、1座新建構網型儲能站及其配套控制系統、3座原有光伏電站（80兆瓦）及1座風電場（30兆瓦）、17座變電站、28臺主變、25條輸電線路、77條配電線路及全域75兆瓦全品類負荷的廣域全綠電系統。
4
利用構網型儲能系統的電壓源外特性和2.25倍的短時高過載能力利用內電勢幅值和相角控制的方式實現功率自同步，就地快速一次調頻及轉動慣量等多時間尺度控制功能，有效提升系統慣量和短路容量，改善電網阻尼特性，并通過提供快速動態無功補償，增強對電網的電壓支撐。
以構網型儲能為支撐，開展廣域電網純新能源黑啟動試驗、廣域全綠電系統離網中長期運行試驗、純新能源電力系統離網狀態下故障穿越試驗，全面驗證構網型儲能提供虛擬轉動慣量、短路容量、強電壓源支撐及其對新型電力系統其多時間尺度協調控制能力，檢驗基于構網型儲能的純新能源電力系統構建的可行性。
應用場景
額濟納區域電網是內蒙古電網西部橋頭堡，擔負著額濟納地區、策克口岸及黑鷹山等地的供電任務，供電范圍覆蓋額濟納旗東西約490公里、南北約324公里地域，區內輸電線路總長950公里，歷史最大負荷規模75兆瓦，風光裝機容量達到110兆瓦。但該區域電網僅通過440公里單回長鏈式220千伏線路與主網聯絡，一旦該220千伏輸電線路檢修或故障跳閘，將造成區域電網全域失電，嚴重影響居民生活與企業生產，建設第二回輸電線路投資成本高，投資建設額濟納“源網荷儲”微電網示范工程，實現主電源檢修或故障情況下，對黨政軍醫共計9.87兆瓦重要負荷的備用供電保障。
圖：額濟納“源網荷儲”微電網一體化示范項目
圖：廣域全綠電系統應用場景
鑒于工程新建的構網型儲能設備具備提供強電壓源支撐、提供虛擬轉動慣量及短路容量等特性，創新以構網型儲能代替火電、水電等常規穩定電源，探索開展廣域純新能源黑啟動試驗、中長期離網運行試驗及純新能源電力系統離網狀態下故障穿越試驗，分階段系統性檢驗構網型儲能系統支撐廣域大電網安全穩定運行的基礎理論、技術裝備、控制策略和數據傳輸方案的正確性。
在無常規支撐電源、源荷雙隨機波動、穩定電源不能覆蓋全額負荷供電需求的條件下，實現微電網向廣域大電網的延伸應用，為高比例新能源電力系統電量平衡、頻率電壓控制困難、能量平衡優化復雜等問題解決提供實踐方案，全面促進能源綠色低碳發展轉型、推動新能源最大化消納及國家新型能源體系構建做出重要示范。現已應用案例8個，推動在檢項目20個。
1
并/離網運行案例2個：華能西柏坡百兆瓦級（縣級）新型電力系統示范項目（構網儲能30MW/60MWh+構網型光儲10MW/20MWh）。
2
離網運行案例2個：西藏拉果錯“零碳提鋰”源網荷儲（構網儲65MW/130MWh）、西藏扎布耶源網荷儲一體化項目（構網儲能20MW/40MWh）。
3
并網運行案例5個：新疆龍源阿克陶微電網項目（構網儲能5MW/10MWh）、西藏索縣“源網荷儲項目”（構網儲能10MW/40MWh）、西藏華電拉薩林周構網項目（構網儲能10MW/50MWh）、寧夏國能曙光第一構網型儲能電站（構網儲能100MW/200MWh）、遼寧大連恒流儲能電站（構網儲能100MW/400MWh）。
典型經驗和推廣前景
本案例為以構網型儲能為支撐的廣域大電網提供了系統完整的創新實踐方案，其“三道防線”設計理念、技術裝備、控制系統、數據傳輸交互方案可有效應對大規模新能源接入新型電力系統后普遍存在的安全穩定、經濟運行等問題，為儲能就地構網控制、風光功率就地控制、緊急穩定控制、快速協調控制、穩態優化、寬頻振蕩監測等提供了一體化解決策略，可應用于多種比例新能源接入大電網、區域弱電網、獨立電網、新能源基地、新型電力系統，為“沙戈荒”新能源基地開發、“高海邊無”地區純新能源電網運行、企業園區綠電開發利用、末端電網負荷保供等應用場景提供技術支撐，可支撐離網型新能源電力系統穩定運行，提升弱聯系薄弱電網可靠性、城市電網黑啟動效率、大規模新能源匯集地區電網強度、中心電網電壓支撐能力，支撐沙戈荒新能源基地開發，具備良好的推廣前景。
本項目揭示了多種比例（含100%）新能源及電力電子設備的電力系統穩定機理和運行特征，創新研究新能源電力系統黑啟動方法、頻率電壓協調控制及能量優化調控技術，實現了構網型儲能及其一體化控制的成套設備的創新系統應用，代替傳統旋轉機組為新能源電力系統提供頻率電壓支撐及暫態擾動抑制，為電網短路容量提升、系統轉動慣量改善、頻率電壓控制優化、故障穿越支撐提供全新方案，引領了構網型、儲能技術主動支撐、安全高效的發展方向，為國家建設清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動的新型電力系統做出重大技術創新和實踐示范，開辟了新型能源體系構建路徑。
整體技術裝備及運行管理經驗推廣部署后，能充分發揮多類型、多對象資源的優化協調調控作用，可實現新能源電力系統并網友好互動性與離網安全穩定性，有效解決新能源電力系統安全穩定、綠色經濟難以兼顧的問題。對于持續提升清潔能源發電占比、探索可再生能源產業發展新途徑及構網型儲能的多元化應用場景，都具有良好的示范效應和重大的經濟效益。
END
上一篇：無
