第12届中国国际储能大会 参与电网惯性响应和调频控制的 飞轮储能阵列关键技术研究 姜新建 清华大学电机系 jiangxj@tsinghua.edu 1 目 录 第12届中国国际储能大会 一、 新型电力系统频率稳定面临的严峻挑战 二、 飞轮储能电网惯性响应和调频控制技术 三、 飞轮储能系统关键技术 四、 飞轮储能技术典型应用 2 一、新型电力系统频率稳定面临的严峻挑战 第12届中国国际储能大会 ? 习近平主席在第75届联合国大会提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施， 二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的宏伟目标。 ? 2021年中央财经委第九次会议：要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高 利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。 核电 工业、交通用电 国防、医疗用电 农业用电 商业用电 水电 直流 随机 双向 办公、生活用电 平稳 火电 电动汽车 交流 输配电 系统 分布式电源 传统发电 新能源发电为主体 电力电子化 形成新型电 力系统发展 趋势 风电 光伏 58% 22% 交直流混合灵活组网 分布式 随机、间歇、 波动 10% 新能源发电 2020 2030 2060 数字化、智能化、开放式 3 新能源发电占比预测 一、新型电力系统频率稳定面临的严峻挑战 第12届中国国际储能大会 ? 新型电力系统形态面临巨大转变与挑战： 随机性 严重危及电网的频率 稳定和安全运行 波动性 P - 功率 ——发电功率 ——电机转速（频率） 惯量缺失 ① 电力系统的传统转动惯量极大降低 ② 电网超出一次调频死区的次数增加，几十次～ 几百次/天 出力稳定、惯量充足 频率平稳、调频能力好 火电机组退减 0 t - 时间 ? 2019年英国大停电， 电网频率跌至 48.9Hz 新能源大规模集中并网及高渗透率分散接入 直驱 P - 功率 ——发电功率 ——电机转速（频率） 双馈 源端强随机、波动、等效 惯量很小且调频能力弱 ① 风力发电渗透率达到34.71%，系统惯量大幅降低 光伏 ② 系统调频能力不足，尤其是一次调频能力 电力电子变 流器 0 t - 时间 4 一、新型电力系统频率稳定面临的严峻挑战 第12届中国国际储能大会 ? 严峻形势下国标已规定调频要求 新能源 其他 其他 新能源 火电 火电 传统电力系统 新型电力系统 火电机组承担电网主要调频任务 新能源承担电网主要调频任务 ? 新国标GB/T 40595-2021《并网电源一次调频技术规定及 ? 国标GB/T 30370-2013《火力发电机组 一次调频试验及性能验收导则》规定调频 功率占6%-10%总功率容量 试验导则》规定新能源场站必须具备调频能力： ① 调频功率不小于6%总功率容量 ② 一次调频滞后时间<1s ③ 一次调频上升时间<5s 5