欧洲输电系统运营商联盟(ENTSO-E)近日发布了其第二阶段技术报告,详细阐述了对发电设备的构网能力要求,这标志着欧洲电网即将更新的《发电机并网要求网络规范》(NC RfG 2.0)迎来关键性修订。根据该报告,装机容量超过1兆瓦的大型电池储能系统将被强制要求具备构网能力,并配有明确的技术定义和测试标准。
构网型技术成为强制性要求
ENTSO-E发布的这份第二阶段技术报告是对即将更新的NC RfG 2.0网络规范的重要补充文件。新规范将对装机容量超过1兆瓦的新建储能和可再生能源发电设施引入具有约束力的构网型(Grid-Forming)功能要求。值得注意的是,该要求仅适用于新并网项目以及现有装置的重大改造。
一旦欧盟委员会正式采纳NC RfG 2.0规范,ENTSO-E将随后发布《实施指导文件》(IGD),以协助各国监管机构和电网运营商执行。届时,各成员国将根据各自的审批流程和时间表,将这些要求纳入本国电网规范。
储能系统充当”虚拟同步发电机”
该报告的技术定义为行业提供了清晰的合规标准。储能系统必须能够在电网频率或相位发生变化时保持稳定电压,几乎瞬时提供无功电流响应,并在没有外部参考信号的情况下保持同步运行。合规性测试将验证储能电站能够在电压骤降、阶跃变化和相角跳变等扰动情况下保持稳定,不失去同步性。
报告明确规定了严格的技术参数:
- 电流响应时间:必须在10毫秒内完成
- 阻尼比:功率振荡的阻尼比至少为5%
- 有效阻抗:设定了最大阻抗值限制
这些要求具有技术中立性,但ENTSO-E设定的参数超越了传统的下垂控制和频率-功率调节功能。技术规范可能更有利于能够承受快速双向功率变化的系统,这对具有高倍率特性的锂离子电池、更模块化的功率转换器以及直流耦合混合系统可能更为有利。不过,电池技术正在快速发展演进。
合成惯量的定义与测量标准
ENTSO-E坚持使用机械启动时间作为合成惯量的衡量指标,该指标通过提供的公式计算得出,等效于同步发电机的惯量常数。对于储能系统而言,这意味着需要保留足够的能量储备来支持毫秒级的频率支撑,尽管具体需要预留的容量取决于多种因素。
国际经验的借鉴
报告特别参考了英国和澳大利亚已经实施的项目和发展经验,这些地区已经证明了构网型电池储能系统能够提供可衡量的系统强度。英国国家电力系统运营商(NESO)已在2023年发布了构网型技术最佳实践指南,而澳大利亚能源市场运营商(AEMO)也在2024年发布了核心要求测试框架。
对电池开发商的影响
对于电池储能系统开发商而言,该报告的影响是立竿见影的。报告明确规定,储能系统及其配套的功率转换系统(PCS)必须执行与同步发电机相当的电压控制、惯量响应和频率调节功能,并且要通过构网型逆变器功能在电网扰动期间保持这些能力。
与传统的跟网型(Grid-Following)逆变器不同,跟网型逆变器仅仅是跟踪电网条件,而构网型单元必须能够主动创建和维持电网条件。
实施路径与过渡期
第二阶段报告是欧盟制定电网法规这一成熟流程的重要一步。虽然该报告本身不具有约束力,但其框架实际上已经定型。接下来,一旦NC RfG 2.0被正式采纳,这些标准将通过各国的监管审批和电网运营商框架流入国家电网规范。
各成员国可能会根据电厂类型实施过渡期,以平滑过渡过程,使技术理解和技术能力能够跟上法规要求的步伐。
技术要求的关键细节
该技术规范的核心要求包括:
- 电压源行为:储能装置必须能够在其端口表现为阻抗后的电压源(戴维南等效源),具有确定的内部电压幅值、相角、频率和内部阻抗特性。
- 扰动响应:在电网扰动发生时(包括电压、频率和相角扰动),系统必须在不超过电流和能量限制的情况下保持构网型行为。
- 合规性验证:虽然技术要求在发电单元级别定义,但合规性必须在并网点进行验证。
行业展望
随着欧洲朝着100%可再生能源系统迈进,构网型技术将在替代传统同步发电机提供的机械惯量方面发挥关键作用。通过基于功率电子设备的虚拟惯量,构网型逆变器能够在毫秒级别响应电网扰动,提供比传统发电机更快速的频率支撑。
对于中国电池储能系统制造商而言,这一欧洲新规意味着出口到欧洲市场的大型储能系统需要满足更高的技术标准。企业需要提前做好技术准备,确保产品具备符合ENTSO-E要求的构网型逆变器功能和相应的测试认证。
