新型电力系统低惯量的挑战亟待解决（附股）

新型电力系统低惯量挑战亟待解决

传统的电力系统由许多同步发电机组成。 由于同步发电机的转子具有转动惯量和阻尼特性，当系统中发生频率事件时，它会提供或吸收多余的能量。 科华数字能源技术中心总经理曾春宝分析，新能源的大规模接入，占用了常规机组的启动空间，系统转动惯量和调频能力下降，带来了一系列的问题。电力系统问题：

1、系统惯性减小，调频能力下降，导致频率变化加速，波动幅度增大，稳态频率偏差增大，频率超限风险增大。

2、无功功率支撑不足。 新能源机组的动态无功支撑能力弱于常规电源。 随着新能源占比快速提升，系统动态无功储备和保障能力大幅下降，系统电压稳定问题凸显。

3、新能源比例高的地区暂态过电压严重。 新能源大规模接入导致系统短路能力下降、电压支撑能力下降，使得瞬态过电压问题更加突出，可能超出设备的耐受水平，导致大量新能源。 大规模断线或设备损坏。

4、新能源的大规模接入使得功角稳定特性变得复杂。 新能源的控制方式、故障穿越策略、接入位置等都会影响系统功角稳定性； 惯性的减小导致稳定性问题的时间尺度缩短和瞬态过程加速。 不确定性增加，影响电网的稳定性。

5、宽带振荡现象相继出现。 基于电力电子器件的新能源发电设备具有快速响应的特点。 除了传统基于工频的同步电网的稳定性问题（功角稳定、低频振荡等）外，中频段和高频频段的电力电子也随之出现。 设备遇到网络稳定性问题。 近年来，我国河北、新疆等风电集聚区相继出现振荡现象。 宽带振荡问题严重危害设备安全和电网运行安全。

科华数字能源网络控制战略助力构建新型电力系统

针对上述问题，国内外学者提出了多种电网控制策略。 近年来，学术界基本达成共识：所有储能变流器均应改造为并网变流器。 目前，我国多地，包括西藏、新疆、青海等也提出鼓励按比例强制部署网络式储能变流器。 2023年5月，西藏发改委首次提出，配套风电、光伏新能源项目储能需要“增设并网型装置”。 在未来行业发展中，利用网络化储能来补偿“双高”电网下系统惯量的降低是新能源储能领域长期的技术发展趋势，成为行业热点是必然现象。

电网型转换器基于面向功率的电压源。 曾春宝表示，在新建电力系统建设中引入电网控制技术，可以有效提高系统短路电流水平，提高系统强度； 为系统提供阻尼和惯性，提高系统频率稳定性； 在系统失去同步时快速响应，提高系统稳定性。 系统第一个摆动周期的稳定性积极支持系统恢复，削弱电力系统间谐波和不平衡电压的影响。

作为储能行业的领军企业，科华数字能源是最早从事网络化储能研发和设计的企业之一。 据悉，早在2018年，科华就开始研究储能系统虚拟同步发电机控制策略，并于同年实现了储能变流器电压源模式并网。 作为网络控制策略的关键技术之一，虚拟同步发电机控制的本质是通过控制变流器产生面向功率的电压源，以获得类似于同步发电机的运行特性。

2023年，科华数字能源将在宁夏100MW共享储能项目中开展网络式储能技术应用，实现宁夏弱网地区的网络式电力支撑。 它将采用虚拟同步发电机技术来复制同步电机的特性。 通过其行为和性能来强化电网，可以实现快速频率和电压调节，增加惯性和短路能力，并抑制宽带振荡。 提高新能源和新能源存储抗干扰、主动支撑等网络相关能力，积极创新网络化储能技术，推动新能源由并网向网络建设转变。

网络化储能应用——科华数字能源宁夏区域共享储能项目

2022年，科华数字将能够向伊拉克石油部电力部提供基于光伏、储能和柴油并网的微电网解决方案。 该系统采用并网式储能结合光伏逆变器+具有弱电网特点的柴油发电机组，构建微电网系统。 此外，科华数字能源近年来在新疆油田、微米岛光储及柴油机微电网等项目中验证了其储能产品的网络技术性能。

网络式储能应用——科华数字能源伊拉克太阳能储能、柴油充电项目

2021年，科华数字PCS采用网络控制技术帮助全国首台9E级机组深圳热电厂实现黑启动。 现场所有PCS均采用电压源方式并联，同时完成2路调相调压，一次启动即可完成两路不同母线的无缝切换。 该技术路线填补了国内黑启动领域多项空白，成为全球首个利用储能系统实现9E级机组黑启动的项目。

网络式保障能力应用——科华数字能源深圳南山发电厂9E级机组黑启动项目

在新能源发电侧配电和存储领域，网络型储能主要通过改善系统惯量、增强频率和电压支持能力、控制短路能力和改善电网阻尼特性等来支持电网。 储能技术正在迅速发展。 科华数字能源始终牢牢把握客户价值诉求，引领行业发展趋势，持续开展技术创新和研发。

曾春宝告诉记者，科华数字能源还将验证和试点稳定新能源发电波动、增加系统惯量、增强频率电压支撑能力、控制短路能力、改善电网阻尼特性等技术的有效性。 通过工程实践经验，积累和巩固该技术的应用，提升科华数字能源储能产品的技术实力，加快网络化储能技术的全面应用，为建设更加稳定的电网做出贡献。实现“双碳目标”之路。