构网型储能：热赛道的“冷思考”
近一个月，关于构网型储能的消息频频见于报端，成为行业关注的焦点。
4月17日，容量规模为2GWh构网型储能项目PC承包招标开启，同一时间，全国规模最大构网型储能电站成功并网，该电站总容量为200MW/400MWh。
4月底，西藏自治区发布的《西藏自治区2024年今冬明春电力保供方案》》共规划了容量规模达2.78GWh的构网型储能。
从地方规划到招投标市场，再到项目落地，这些都印证着构网型储能在2024年里继续火热。
2023年以来，构网型储能成为储能热门赛道之一，越来越多的“新能源+储能”项目落地以及地方出台政策对此提出硬性要求，行业龙头企业也争先布局在今年频频推出新产品。
《2024年中国新型储能产业发展白皮书》显示，2023年新型储能新增装机量约21.3GW，是2022年新型储能新增装机量的3.6倍。《白皮书》预计，中国将成为未来新增装机量最多的国家，到2025年，中国新型储能累计装机容量将达70GW（不含抽水蓄能），到2030年将超过170GW。
另据，中国化学与物理电源行业协会储能分会统计，到2025年新型储能的产业规模有望突破万亿元，到2030年预计接近3万亿元。
面对如火如荼的储能市场，政策机制、技术迭代、渠道建设、商业模式等一直都是业界高度关注的共性话题，构网型储能如何从中寻找到自身更强大的定位和发展模式，需要业界共同努力。
新型电力系统催生构网型储能
双碳背景下，我国新能源产业实现了指数级增长，国家能源局的数据显示，截至2023年底，风电、太阳能装机容量已超全国累计发电装机容量的三分之一，发电量占比达到15%。根据国家能源局发布的《2024年能源工作指导意见》，预计至2024年底，这一比例将进一步提升至17%以上。
风电、光伏等新能源发电占比的持续提升，促使传统以同步发电机为主体的电力系统，向高比例新能源、高比例电力电子装备的“双高”新型电力系统转变。
高比例的间歇性可再生能源并网将对电网稳定性造成一定冲击，比如宽频振荡、暂态过电压、电能质量劣化、孤岛光储供电稳定性等。
特别是在西藏自治区、新疆维吾尔自治区、甘肃省、宁夏回族自治区等新能源占比高、电网基础相对薄弱的地区，以及依托沙漠、戈壁、荒漠建设的新能源大基地送端，面临着诸多挑战。
2020年4月，国家能源局发布的《电力系统安全稳定导则》明确提出新能源场站短路比应达到合理水平，同时电力系统需具备惯量和短路容量支撑能力。
构网型储能应运而生，其核心优势便是保障电网稳定。
构网型储能技术通过超配PCS方式提高过载能力构建起支撑大电网稳定运行的电压源，可以起到快速调频调压、增加惯量和短路容量支撑、抑制宽频振荡等作用，从而增强电力系统稳定性。
区别于传统跟网型储能，构网型储能能够主动识别电网情况，更精细主动地平抑电网波动。
具体而言，构网型储能在新型电力系统中可以发挥6大作用。
在电力系统暂态期间，提供3~5倍短路电流支撑，确保新能源接入点短路比。
参与电力系统电压动态调节，系统暂态期间提供短时无功功率支撑。
参与系统频率调节，提高暂态条件下系统频率稳定性。
提供谐波电流及电压补偿、负序补偿、闪变抑制等复杂场景高级应用。
监视系统功率振荡，为系统提供正阻尼，提高系统动态稳定性。
为新能源站场站提供附加宽频段正阻特征提高新能源接入交流系统后的交互稳定性。
近一个多月，多家布局构网型储能的典型企业和行业专家均认为，构网型储能将在未来的新型电力系统建设中发挥更大的作用。
阳光电源储能事业部总裁徐清清在今年3月的光储高压先进技术的发布仪式上指出，构网是储能必备的技能，只要可再生能源接入比例越来越高，那么构网的迫切性就越来越强。
在今年4月举行的十四届中国国际储能大会上，南瑞继保储能行业总监缪楠林表示，可提供电压源支撑的技术路线有多种，随着新能源、储能技术的发展与大量应用，以变流器构网控制的技术路线未来应用空间大。
国网湖北省电力有限公司电力科学研究院新型电力系统研究中心专责游力认为，构网型储能可实现惯量、频率和电压主动支撑，提升系统短路容量，是未来的重点发展方向。
厦门科华数能科技有限公司（简称“科华数能”）总裁崔剑近期在一次采访活动中也表示，近年来，新型储能产业发展迅猛，整体来看，储能技术将朝着大功率、智慧化、构网型方向快速演变。
构网型储能需求爆发
构网型储能真正从“默默无闻”到“火爆”发生在2023年。
2023年4月27日，国家能源集团发布宁夏宁东复合光伏基地配套储能二期100MW/200MWh储能电站EPC招标公告，明确指定储能电池和储能变流器设备选型，特别是拟采用构网型储能变流升压一体机（PCS），这是招标项目中首次明确提出要求采用构网型储能设备。
自此，构网型储能需求频频出现在招投标项目中。
据中国储能网不完全统计，2023年以来，共有27个招标项目明确提出构网型储能需求，容量规模为7.46GWh，主要以储能设备、EPC为主，其次为储能系统、EC、PC项目招标。
其中，最大的一个招标项目容量规模为2GWh。
2024年4月17日，中核集团发布新华乌什50万kW200万kWh构网型储能项目PC承包招标公告，项目位于阿克苏地区乌什县东侧，包括25万kW/100万kWh磷酸铁锂储能工程、25万kW/100万kWh全钒液流储能工程，1座220kV升压汇集站工程、1回220kV送出线路工程（约2km）以及生产生活区相关建筑工程。
此前，新华水电完成了4GWh锂电系统和1.2GWh全钒液流系统集采。其中包含4h锂电池储能系统1GWh和4h全钒液流系统1.1GWh。此次乌什2GWh项目的系统将会由集采入围企业提供。
另外一个GWh构网型储能招标项目发生在11月29日，新疆克州独立储能项目储能单元采购，采购规模300MW/1200MWh的构网型储能设备，这2023年中最大的一笔构网型储能设备采购。
从招标要求看，业主单位对于构网型储能的需求从概念逐渐具象化。
比如，国家能源集团宁夏电力有限公司两次招标明确用构网型储能变流升压一体机（PCS）。
华能集团石家庄西柏坡百兆瓦级（县级）新型电力系统示范工程独立储能电站项目标段一招标要求投标人至少具有电网认证的构网型储能项目的储能系统集成业绩。
国电建西藏墨竹工卡100MW牧光互补复合型光伏发电项目储能设备采购要求投标人具备100MW以上构网型PCS供货业绩。
陕煤新能源（大柴旦）有限公司西台20万千瓦源网荷储一体化应用示范项目高压级联式构网型储能系统设备集成采购明确投标人所选储能变流器（PCS）应为构网型储能PCS，应满足国家、电网的相关要求。
国投集团雅砻江流域水电开发有限公司开启雅砻江柯拉构网型储能系统示范项目设备采购要求投标人提供所选用品牌的电池单体或储能变流器（PCS）由第三方机构出具的具有构网型储能功能相关证明材料。
从构网型需求分布区域来看，主要涉及新疆维吾尔自治区、青海省、甘肃省、宁夏回族自治区等西北和四川省、西藏自治区等西南省份。
这是因为，西北地区电网是“条状分割”的形态，且线路较长，导致在集中并网时缺乏网间调节能力，随着新能源不断接入局部电网越来越弱。
西藏自治区则是因为，电网长期孤网运行，虽然近年来与西北电网、西南电网的连接大大加强，但部分地区仍属于弱网。
这些特殊因素都迫使西南地区和西北省份加速了构网型储能的布局。
国家和地方纷纷出台支持政策
面对逐渐爆发的构网型储能需求，国家部门和地方省份相继在2023年出台政策鼓励建设构网型储能，其中，西藏自治区率先出台支持政策。
2023年5月，西藏自治区出台《2023年风电、光伏发电等新能源项目开发建设方案》，其中要求保障性光伏并网项目配储20%且时长不低于4小时，并按要求加装构网型装置。2023年7月，西藏自治区再次出台《关于积极推动西藏电力系统构网型储能项目试点示范应用的通知》，其中鼓励在阿里地区、那曲市、日喀则市、拉萨市等地区先行先试构网型储能。
2023年7月，新疆维吾尔自治区出台《关于组织上报2023年独立新型储能建设方案的通知》，其中提出积极探索建设构网型储能，喀什、和田、克州、塔城、阿勒泰、巴州等地构网型储能比例原则上不低于年度新型储能规模的20%。
2023年8月，辽宁省发改委下发《省发展改革委关于开展新型储能第一批试点示范工作的通知》，要求开展省内“十四五”新型储能第一批试点示范项目申报工作。针对新能源发电抵抗扰、低惯量、阻尼弱等特性，导致多场站短路比较低、电压支撑能力不足、供电可靠性较低的地区，布局具有电压源特性、构网型的储能项目，提升地区安全支撑能力。
2023年9月，国家能源局下发《国家能源局关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，计划到2025年组织实施一批示范项目，其中包括新能源+储能构网型技术的示范项目，主要支持构网型风、光、储和新能源低频组网送出等技术研发与示范工程，旨在提高新能源并入弱电网时，对于电压和频率的稳定支撑作用。
2023年11月，福建省出台《关于组织开展可再生能源发展试点示范项目申报的通知》，其中重点支持范围包括新能源加储能构网型技术示范。
与此同时，2023年以来多个构网型储能项目投运。
其中包括，2023年6月，由中国华能自主研发的100MW/200MWh分散控制构网型独立储能电站在山东华能莱芜电厂实现全容量并网，标志着世界首座百兆瓦级分散控制构网型独立储能电站正式投运。
2024年2月，由国电南瑞承建的国能集团甘肃民勤县独立共享储能EPC总承包项目扩建330千伏主变一次并网成功，60MW/240MWh储能电站全容量并网成功，该项目是甘肃首个构网型独立共享储能项目。
2024年4月，由中国能建西南院总承包的国能宁东光伏基地配套储能二期构网型储能电站项目全容量并网成功，该电站总容量为200MW/400MWh，是目前国内投运规模最大的构网型储能电站。
该储能电站为全国首批1亿千瓦大型风电光伏基地配套项目，位于宁夏银川宁东镇石槽村，规划总容量为200兆瓦/400兆瓦时，与国能宁东200万千瓦复合光伏基地项目配套建设而成。电站分两期建设，二期建设容量为100兆瓦/200兆瓦时，建设内容包含储能区域、110千伏升压站1座以及110千伏送出线路1回，长度0.16公里。
典型企业布局 频出新品
尽管构网型技术逐渐成为热门赛道，但其对于核心技术PCS要求具有超高的过流能力和控制能力，存在一定的技术壁垒，国内仅有华为数字能源、阳光电源、远景能源、科华数能、盛弘电气、南瑞继保等典型企业具备或储备构网型储能的技术能力。
比如，南瑞继保在行业内率先开展电网支撑型技术研究和工程应用，成功研制包括构网型储能、构网型柔性直流、构网型SVG和静止同步调相机等新型智能装备，以“组合拳”的方式有效增强电网强度，更好支撑新能源友好并网，解决极高占比新能源、纯新能源电力系统存在的短路容量、转动惯量不足等瓶颈问题，开辟构网型技术在以新能源为主体的新型电力系统中提升电网短路容量、改善系统转动惯量、优化频率电压控制、提供故障穿越支撑等全新应用场景。
近年来，南瑞继保在电网侧、新能源、源网荷储等多种应用场景进行了近30个示范项目建设，其为内蒙古额济纳“源网荷储”项目提供的全套构网型储能及“源网荷储”协调控制系统建成了世界首个广域新能源主体电力系统，并系统性完成纯新能源黑启动试验、中长期离网运行试验、离网状态故障穿越试验等。
科华数能在2018年就开展构网型技术的研发，截至目前，其构网型技术已在国内外多个项目中得到成功应用。2023年，其在宁夏百MW级共享储能项目，开展了构网型储能技术应用。
其参与的300MW/1.2GWh的新疆克州独立储能项目正在完成调试、并网和验收工作。届时，该项目将成为全球最大的构网型储能项目。
许继电气深耕构网型储能十余年，全系储能产品集成构网功能，产品形式覆盖集中式储能系统、模块化储能系统、高压级联式储能系统、移动储能车、工商业储能一体机等，广泛应用于新能源配储、独立储能电站、分布式发电、微电网、工商业、配电台区，为“双高”电网、弱电网、离网等场景提供电网稳定支撑能力，打造了多个具有重大示范意义的首台套应用。
其打造的县域100%新能源新型电力系统科技示范工程——随州100%可再生能源电力系统。许继电气提供构网型集中式储能系统，全面开展了跟网/构网双模式下的故障穿越、相位跳变等多种电网极端工况下的稳定性和支撑能力测试，为县域级新能源独立运行奠定了基础。
华为数字能源采用Grid-Forming构网技术打造了智能光储发电机以智能组串式控制器和智能组串式储能为核心，通过Grid Forming构网型技术支撑高比例新能源下稳定并网。这项技术在全球首个GW级光储构网型项目——沙红海新城1.3GWh微网项目中得到验证，支撑红海新城打造全球首个100%以光伏发电供能的城市。
在今年一季度，多个企业发布了构网型储能新品。
盛弘储能推出的，盛弘PWS1-2500KTL-H储能变流器可灵活适配直流侧600~1500V宽电压范围，和交流侧400V、630V、690V等多种电压制式，满足不同场景的接入需求。
产品具备VSG（虚拟同步发电机）、PQ（有功无功控制）、VF（电压频率控制）以及黑启动等功能，兼备构网型GFM(Grid-Forming Mode)功能，不仅能够主动支撑电网，更能灵活参与电力市场服务，精准且快速响应调峰、调频、AGC、AVC等调度，助力电网安全稳定运行。
奇点能源推出的4小时储能系统eBlock-836以构网型技术为基础，对电芯、BMS、PCS、消防系统等进行全面升级，采用“All in one”设计，配备215KW构网型组串PCS实现单电池簇精细化管理，涉网性能佳，应用广泛。
禾望3.45MW储能变流器二代机型具备PQ、VF、VSG、黑启动等功能，全方位满足储能需求，另外，具备超高的过流能力和控制能力，满足构网型储能需求。
华为数字能源推出全球首款风液直冷工商业储能新品华为LUNA2000-215-2S12通过构网型并网算法，可实现 1.3 倍过载，降低初始投资；通过智能谐波算法，有效抑制谐波，可满足行业最高的Class B等级。
中车株洲所推出的0.25C和0.5C构网型储能系统以最小的硬件超配和最佳整站配置满足3倍过载10S的构网需求，可构建大容量、高集成、高性价比的构网型储能系统。
针对新型电力系统低惯量的问题，科华数能全新一代S³-EStation 2.0 5兆瓦/10兆瓦时智慧液冷储能系统具备惯量、有功/无功功率调节功能和主动支撑电网的能力。目前已率先通过全项构网测试，它的系统短路容量比（SCR）低于1.1，能够在电网故障时迅速恢复稳定，显著减少停电时间，可确保电力供应的连续性和稳定性。
南网科技在2023年度财报中透露，已完成1250kW、1750kW构网型储能变流器样机研制及第三方测试工作。最终目标是：在弱电网或无电网支撑条件下，可自主构网并维持系统的电压、频率稳定；支持多机并联运行；具备故障电压穿越能力。
几点“冷思考”
伴随新能源渗透率不断提升，“跟网”向“构网”转变已经成为行业共识，也是储能技术未来发展的趋势之一。
但对于这项技术的探索尚处于初级阶段，要实现广泛应用，尚需要解决多个难题。
从技术角度看，首先，构网型储能技术具有较高的技术壁垒，该项技术的核心是通过储能逆变器，构建起支撑电网稳定运行的电压源，这就要求构网型储能设备具备一定的短时过载能力。
目前，行业普遍采用“超配”2-2.5倍PCS的方式来满足储能系统在3倍过载时能够提供10秒的支撑能力。如何加强变流器的过流能力，从而有效降低因变流器电流快速增长带来的过流风险危及变流器硬件组件，是当前对于构网型设备面临的主要技术挑战之一。
其次，构网型储能作为电压源，若多台电压源设备并列运行，可能存在环流、抢功率等问题；构网型技术既可以提供有功功率，也可以提供无功功率，构网型设备如何与这些已有的无功源设备相互协调也是当前构网型储能需要技术突破的重点方向。
从储能系统方面看，占主导地位的锂电储能的运行可靠性尚无法满足电力系统的需求，主要原因是储能锂电池性能达不到要求，包括能量密度低、有效容量不足、调峰能力不足；充不满放不光、过充过放；储能电芯寿命短（5到7年）、储能衰减过快等等。
从标准体系角度来看，构网型储能技术标准体系仍待完善。
构网的特点是通过软件控制硬件系统，但硬件质量不过关构网就成为空谈，这就涉及标准问题，作为一项突然“爆火”的新技术，目前还缺乏相应的标准和规范，比如技术定位、技术规范、功能要求、测试规范、验收标准等亟待出台。
构网型储能技术的应用逐渐增多要求储能系统及涉网的保护定值需重新设定，比如BMS、断路器等设备的过电流保护定值需调整以躲过短时过载电流等。
随着构网型储能在大电网场景应用需求增多，需要对构网型储能应用于大电网工况下的功率分配标准和在未来电网中装机占比等问题开展研究。
从发展环境方面看，国家层面目前对于构网型储能的政策主要是开展示范项目试点，省级层面主要以鼓励、探索为主，缺乏更多配套政策支持，例如如何解决业内关注度较高的新型储能“建而不用”“建而不调”、利用率较低问题；目前构网型储能存在盈利模式不明晰，如何完善盈利模式提高投资者的投资意愿；高海拔地区、高寒环境及沙漠地区等工况下构网型储能如何选址、配比等。
从成本成本角度来说，当前，构网型储能设备成本过高，有专家指出，构网型储能设备过流能力由1.5倍提升至3.0倍，整套储能系统设备都需超配，成本将大大增加。
基于上述问题，笔者认为，对于促进构网型储能技术的发展和应用应从以下几个方面发力：
政策层面，以需求为导向，关注新能源建设、运营、电网建设、运营主体等各方面诉求，进一步明确构网型储能的功能定位、并网和调度运行管理及技术要求；重点对构网型储能的选点布局、技术经济性分析等开展研究，为有效保障构网型储能合理高效利用、充分发挥其抑制电网频率波动，增强电网稳定性提供政策指引和制度保障。
技术层面，加大构网型储能发展科技创新力度，加快构网型储能技术更新迭代，促进成本降低；围绕构网型储能过流能力，主要PCS厂家加快研发专门构网型变流器，提高单机过载能力，另外，在控制算法、仿真建模等方面需进一步进行技术提升和优化，以满足不同电网或地区差异化的构网要求。
标准规范方面，现阶段构网型PCS缺乏型式试验报告和制造标准，建议加快制定相应规程规范，明确主要构网技术指标，完善构网型技术在大电网层面应用的相关标准体系建设。
盈利模式方面，创新机制，建立构网型参与惯量支撑，频率，黑启动等辅助服务的评价和回报机制，提高发电企业配置主动支撑型储能设备的积极性。
此外，应因地制宜及具体应用场景，结合当前构网型储能投运项目运行经验，聚焦企业、研究机构、业主单位、规划设计、并网调度等多方力量，协同创新，不断提升构网型储能技术突破及推广应用。
