青岛威控:构网型技术在新能源领域的项目示范

2910 0 0 0 关键词: 绿色低碳科技创新奖 青岛威控 多能互补 新能源   

2025
01/17
10:39
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中能热电网
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导读

项目案例简介: 威控电气通过多年在PCS领域的深耕,具有完全自主知识产权,近三年累计销售储能变流器相关产品200余台,合同额达8000万元。验证示范:(1)山东能源枣矿集团滕东煤业应急电源项目将1500V直流MW级储能系统应用于煤矿应急电源,彰显了威控电气对构网型大功率抗冲击技术潜力。开发国内首套煤矿固定储能式应急电

项目案例简介:

威控电气通过多年在PCS领域的深耕,具有完全自主知识产权,近三年累计销售储能变流器相关产品200余台,合同额达8000万元。

验证示范:

(1)山东能源枣矿集团滕东煤业应急电源项目

将1500V直流MW级储能系统应用于煤矿应急电源,彰显了威控电气对构网型大功率抗冲击技术潜力。开发国内首套煤矿固定储能式应急电源系统,本项目通过在前级MW级储能变流器的基础上,聚焦于聚焦于解决NPC I型 拓补的构网型储能变流器系统的大容量三电平变换器换流优化与中点电压偏移问题;聚焦于VF控制模式的NPC三电平储能变流器驱动MW级直流电机负载带来的启动冲击问题。

(2)龙煤集团鸡西矿业城山煤矿应急电源项目

主要用于煤矿一级保安负荷,在电网双回路停电的情况下,确保煤矿重要设备安全运行,该项目顺利实施是对构网型大功率抗冲击技术潜力的有力验证。

(3)山西长治经坊煤业应急电源项目

采用1500V三电平拓扑和 “孪生协同”控制技术,攻克构网型储能抗大功率负载的技术难题,验证了系统在电压和频率自主支撑方面的效果。

(4)山西焦煤西山煤电东曲煤矿应急电源项目

山西焦煤西山煤电东曲煤矿应急电源系统,支撑煤矿一级保安负荷应急时长不低于2小时,为矿井的安全稳定运行提供了强有力的保障。

(5)连云港港35kV庙岭变港口岸电储能系统项目

连云港35kV庙岭变岸电储能系统,是威控电气于2020年作为EPC总包方,承担的首个国家电网岸电类储能项目,系统配置为5MW(1MW155超级电容+4MW/4MWh磷酸铁锂),接入连云港港口庙岭变6kV侧,由超级电容平抑港口岸电短时间负荷冲击,由磷酸铁锂电池做长时间的功率支持,其运行模式为国内首创,非常具有应用意义。系统配置功率达5MW,运行模式为国内首创,验证了构网型储能系统在电压和频率自主支撑方面的性能。

(6)南方电网惠州低压配电台区储能系统项目

验证了提升高比例新能源并网与消纳方面的有效性,及其在强电网、弱电网和离网等场景下的适用性。

案例专题:2024年热电产业绿色低碳科技创新优秀案例汇编

选送单位:青岛威控电气有限公司

项目名称和内容

项目名称:构网型技术在新能源领域的项目示范

项目主要科技内容:

针对可再生能源的间歇性与波动性的特点,分析构网型储能系统接入对于可再生能源并网稳定性的影响机制。

主要创新点概述

本项目基于构网型大功率抗冲击煤矿应急电源系统通过能量管理系统(EMS)充分适配煤矿供电网络,配合储能变流器(PCS)控制能量的双向流动,除用于应急电源外,还可以对电网进行无功补偿和避峰填谷,实现节能降耗,预计每年节约电费20余万元。系统构成拓扑图如下:


创新点1:

该成果建立基于多能互补技术的能量管理系统,将光伏发电、风力发电、柴油机发电、储能电池等联合,提出一种多能互补混合储能系统电压分层控制方法,实现多种能源的相互补偿控制;提出故障黑启动方案,结合适用多机黑启动的预同步控制策略,防止负载冲击导致启动失败,实现并联构网逆变器稳定启动,有效解决弱电网侧的电网扰动问题。

创新点2:

建立多VF源并联大功率PCS系统,提出基于CAN总线的储能变流系统并机并联高精度同步控制策略,结合传输延迟补偿机制,实现对多从机的频率、相位、幅值的精确控制,保证多机同步发电运行;建立基于电流的状态反馈的有功与无功功率分离控制策略,消除线路电感的耦合影响,同时实现多机并联功率的平衡运行,保证系统的最大功率输出,实现单机10MW级可靠运行。

创新点3:

针对离网供电需求,提出基于虚拟同步发电机的大功率储能变流器抗大冲击性负荷的稳压控制方法,建立有功与无功功率的下垂调节机制,在不增加功率容量的情况下,有效抑制离网情况下大功率负荷启动对电源的冲击;为实现多机并联均流,提出一种虚拟阻抗补偿方法,补偿模块参数差异导致的电流不均,提高能量转换效率,提高电压输出控制稳定性,减小大功率负荷启动的冲击影响。

应用情况及可推广前景简述

我国可再生能源发展面临既要大规模开发、又要高水平消纳、更要保障电力安全可靠供应等多重挑战,必须加大力度解决高比例消纳、关键技术创新、稳定性可靠性等关键问题,我国可再生能源高质量发展的任务艰巨而繁重。为深入贯彻落实党的二十大精神,以示范工程引领发展,加快培育可再生能源新技术、新模式、新业态,推动可再生能源大规模、高比例、市场化、高质量发展,助力建设新型能源体系,根据《“十四五”可再生能源发展规划》,国家能源局决定在“十四五”期间组织开展可再生能源示范工程。

煤矿多处于人员稀少的边远地区,光伏、风能等新型能源的资源也比较丰富,为发展多能互补的构网型大功率抗冲击应急电源系统提供了有利条件。构网型技术是近几年出现的新型新能源变流器技术,有别于跟网型技术,可以不依赖大电网建立交流电压频率标准,主动抑制电网的不良波动,因此可以提高新能源的消纳能力。构网型技术主要用于可再生能源发电,被认为是提升新能源消纳的关键技术之一。

该成果采用多支路电压源并联、具备并、离网运行及源网荷储多重控制、具备风、光、储多能互补能力的MW级构网型储能系统。采用的构网型储能系统架构,能够独立设定电压和频率,提供更强的电力系统稳定性支持,包括储能电池组、功率转换系统(PCS)、能量管理系统(EMS)等。电源系统中的单机MW级大功率PCS,使其能够满足构网型储能系统对电压和频率的精确控制需求;系统中高效的EMS,实现对储能系统的智能化管理和优化调度。该电源系统以超强的过载能力、秒级响应能力和耐受谐波能力等突破性的优势,为煤矿应急电源市场带来前所未有的新型能源变革,系统整体性能国内领先;该成果已经在下面几个公司的不同场景进行了应用推广:山东能源枣矿集团滕东煤业、龙煤集团鸡西矿业城山煤矿、山西长治经坊煤业、连云港港35kV庙岭变港口岸电储能系统、南方电网惠州低压配电台区储能系统。


多能互补的构网型应急电源拓补图。

经济效益及社会效益情况

青岛威控电气有限公司在储能PCS方面具有20年专业经验,参与完成保定英利工业园区综合微网示范工程(国家863项目)、飞轮储能轮关键技术 (国家863项目)等多项行业重量级科研项目。承担完成的南方电网低压供电台区三相不平衡主动治理光储互补示范工程,是南方电网首个兼顾调峰及电能质量治理的低压台区储能项目。承担完成的“国家十三五重点研发计划-10MW级液流电池储能技术”是中压集中式储能里程碑之作。承担完成的“连云港港35kV庙岭变岸电储能系统工程”是国家电网首个岸电储能项目。该项目产生的经济及社会效益如下:

(1)提升电力系统稳定性

研究新能源发电高可靠、高效的构网型储能系统关键技术,通过模拟同步发电机组的特性,为电网提供稳定的电压和频率支撑。这种特性使得构网型储能能够在电网发生故障或扰动时迅速响应,有效抑制电压和频率的快速变化,从而显著提升电力系统的稳定性和安全性。

(2)推动储能技术创新

为了满足电网对储能系统的更高要求,构网型储能需要在短时过载能力、控制算法、仿真建模等方面进行技术提升和优化。这种技术创新不仅推动了构网型储能自身的发展,也带动了整个储能行业的技术进步。

(3)促进新能源的消纳

研究出具备独立构网能力的新型构网型储能系统+可再生能源,可再生能源的间歇性与波动性就地解决,可以在电网不扩容的情况下,接纳更多可再生能源;改善调节电能质量,有助于进一步提高能量变换系统的效率、可靠性和稳定性,促进更广泛的清洁能源普及和利用。

(4)带动上下游企业聚集

构网型储能项目的实施和推广需要上下游企业的紧密合作和支持。这种合作不仅促进了相关企业的聚集和协同发展,也带动了地方经济的增长和就业机会的增加进一步提升构网型储能产业的竞争力。

项目案例获专利及奖励情况

分布式储能聚合控制及装备研制  国家级(一等奖)

面向复杂工况的储能系统关键控制技术及产业化应用  国家级(优秀奖)

应急电源储能系统  省奖

专利:

1、实用新型专利:《一种动力锂电池二阶 RC 等效模型的辨识方法》ZL20131006173125

2、实用新型专利:《电动汽车低压大电流电池组组合装置及控制方》ZL2013100617492

3、实用新型专利:《一种混合储能供电转换装置》ZL201520591186.2

选送单位简介:

青岛威控电气有限公司成立于2009年,自主研发的矿用防爆变频器覆盖全国所有煤炭主产区,开创了变频器制造行业典范,成为国内最资深研发制造商之一;公司作为国内最早从事储能系统研发的企业之一,已研究出国内功率等级最大的基于构网型抗冲击威控智慧电站项目,设计实施的磷酸铁锂新型智慧电站成功实现磷酸铁锂电池新型能源技术在煤矿领域的大规模应用。目前,其首创的用于煤矿应急保障的应急电源项目成功投放市场。


 
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