储能系统跟网型、构网型的技术和控制策略有何区别?
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2024-12-13 16:04
辽宁
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储能系统的跟网型（Grid Following）与构网型（Grid Forming）技术代表了两种不同的工作模式，它们在电力系统中的角色、功能特性以及应用场景上存在显著差异。![]()
两者都通过逆变器接入电网，但其操作原理不同。跟网型设备作为电流源运行，依赖于外部电网提供的电压参考来同步自身的输出；而构网型设备则像一个电压源，能够在没有外部电网支持的情况下独立形成稳定的电压和频率。跟网型储能主要是在已有的稳定电网环境中运作，它不具备提供电压或频率支撑的能力；相反，构网型储能在电网故障时继续为负载供电，并且有助于维持局部电网的稳定性和可靠性。跟网型适合用于稳定性较好的大电网中，成本较低且易于实现；构网型更适合应用于分布式发电系统、微电网或者偏远地区，尤其是在需要快速响应或短时高过载能力的情况下。优点：结构简单可靠，初期投资成本低；容易集成到现有的电力基础设施中。缺点：缺乏对电网的支持能力，在电网失稳时无法独立维持运行。优点：独立构建电网，提供电压和频率支撑；具备更强的灵活性和适应性，特别是在应对突发情况时。缺点：相对复杂的技术要求更高，初始投资较大，设计实施难度也更大。在中国南方的一个工业园区内，安装了一套500kW/1MWh的锂电池储能系统，该系统采用跟网型PCS（Power Conversion System），主要用于削峰填谷和平滑新能源出力。此项目中，储能系统与光伏电站耦合接入电网，利用EMS控制系统进行协调控制，以优化整个园区的用电经济性。国家电网曾发布了一份关于2024年的储能构网控制及并网测试报告，其中提到通过实际测试验证了构网型储能系统的一次调频、惯量响应、阻尼控制等关键性能指标。例如，在一次调频测试中，构网型储能系统展示了优秀的动态响应速度，能够在毫秒级别内调整有功功率输出，帮助电网迅速恢复频率稳定。跟网型PCS：通常表现为电流源特性，输出功率受电网条件影响较大，适用于常规电网环境下的能量管理。典型的应用如上述案例中的500kW/1MWh锂电池储能系统，它的主要任务是跟随电网的变化，确保平稳的能量交换。构网型PCS：呈现电压源特性，能够主动调节输出电压和频率，即使在电网中断的情况下也能保持供电连续性。这类系统往往配备更先进的控制算法和技术，比如功率同步控制策略，使其在发电侧输出波动时直接对有功/无功功率进行调整。![]()
跟网型（Grid Following）与构网型（Grid Forming）储能技术的控制策略存在根本性的差异，这些差异体现在它们如何与电网交互、如何响应电网变化以及各自提供的服务类型上。跟网型控制：其核心是跟随电网的状态，即逆变器根据电网的电压和频率来调整自身的输出。这种控制方式下，逆变器被视为电流源，它会尽可能多地将电能注入电网，并且在电网发生扰动时会自动断开连接以保护自身。因此，跟网型控制的主要任务是在现有电网框架内最大化新能源的利用率。构网型控制：旨在模拟传统同步发电机的行为，主动建立并维持局部电网的电压和频率水平。这意味着即使在没有外部电网支持的情况下，构网型逆变器也能形成一个稳定的电力供应环境。构网型逆变器本质上是一个电压源，它通过内部设定电压参数信号输出电压与频率，既可独立运行也可与其他电源并联工作。跟网型控制：由于依赖于外部电网提供参考信号，当电网出现故障或异常波动时，跟网型逆变器可能无法为电网提供有效的支撑，并出于自我保护的目的而选择脱网。例如，在低电压穿越（LVRT）或高电压穿越（HVRT）条件下，跟网型逆变器需要迅速减少输出功率甚至完全停止发电，避免损害设备。构网型控制：具备更强的“穿越”能力，能够在电网故障期间持续运行并向系统注入必要的短路电流或释放动能，帮助恢复电压和频率稳定。这使得构网型逆变器更适合应用于对电网稳定性有较高要求的场合，如微电网或偏远地区的独立供电系统。跟网型控制：主要服务于能量管理，比如削峰填谷、平滑间歇性能源输出等。这类应用通常发生在大电网环境中，其中电网本身具有足够的惯性和强度来吸收任何潜在的不稳定性。构网型控制：除了能量管理外，还提供了重要的辅助服务，包括但不限于快速电压支撑、惯量响应、一次调频等。这些功能对于提高系统的短路电流水平，增强电网韧性至关重要。跟网型控制：一般采用最大功率跟踪（MPPT）算法来确保新能源的最大化利用效率，同时配合锁相环（PLL）技术实现与电网的同步。构网型控制：则更多地依赖于下垂控制（Droop Control）、虚拟同步机（VSG）等先进算法，这些方法模仿同步发电机的动态行为，从而更好地适应电力系统的瞬态过程。![]()
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