中國儲能網訊：

新能源的大規模接入給電力系統帶來了諸多挑戰，其中電力系統慣量降低對電網穩定性的影響尤為顯著。儲能作為能夠提供慣量支撐的關鍵技術，將迎來前所未有的發展機遇。

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新能源裝機高速增長，慣量支撐面臨新挑戰

在全球能源轉型的大背景下，新能源裝機呈現出迅猛的增長態勢。

據國家能源局數據，截至2025年4月底，我國可再生能源發電裝機已突破20億千瓦，達到20.17億千瓦，同比增長58% ，其中風電、光伏合計裝機達到15.3 億千瓦，歷史性超過火電裝機。

新能源裝機的快速增長，為能源結構的優化和可持續發展帶來了新機遇，但同時也給電力系統的穩定性帶來了新的挑戰，慣量支撐問題便是其中的關鍵。

轉動慣量是指系統中電路器件在受到擾動后仍能保持原有運行狀態的重要能力。

傳統電力系統主要依賴同步發電機的轉動慣量來維持系統的穩定性，當系統出現功率不平衡，如負荷突然變化或發電設備故障時，同步發電機的轉子會通過釋放或吸收動能，來緩沖功率的變化，使系統頻率的波動保持在可接受的范圍內。

然而，隨著新能源裝機的不斷增加，大量電力電子設備接入電網，系統結構發生了重大變化。

一般來說，風光發電大多通過變流器與電網相連，這些變流器將新能源轉化為交流電時，使得新能源發電單元與傳統同步發電機的慣性特性相隔離，導致系統中傳統同步機的轉動慣量水平逐漸降低，增加了系統對擾動的敏感度。

新能源裝機增長引發的慣量支撐不足問題，對電力系統的安全穩定運行構成了潛在威脅。

當系統遭遇突發擾動，如短路故障、大型機組跳閘時，由于缺乏足夠的慣量支撐，系統頻率可能會出現大幅波動，甚至超出允許范圍，影響電力設備的正常運行，嚴重時可能導致系統崩潰。

例如，在一些高比例新能源接入的地區電網，已經出現過因風電或光伏出力的快速變化，引起系統頻率不穩定的情況。

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哪種儲能技術更適合做慣量支撐

為應對新能源裝機增長帶來的慣量支撐挑戰，除了優化同步發電機慣量調節，國內外展開了多方面的技術探索與實踐。

一方面是虛擬同步機技術，通過控制算法，模擬同步發電機的運行特性，使新能源變流器具備一定的慣性響應能力，在系統頻率變化時，能夠快速調整輸出功率，提供慣量支撐。

未來，虛擬同步機技術會與更多電力電子設備結合，提升性能，實現更精準的慣量模擬和頻率控制。

另一方面是儲能技術，利用電池儲能、超級電容儲能、飛輪儲能等設備，在系統頻率下降時釋放能量，頻率上升時吸收能量，起到穩定頻率的作用。

在應對新能源裝機增長帶來的慣量支撐需求時，不同儲能技術因響應速度、能量密度、循環壽命等特性差異，適用場景有所不同。

超級電容儲能是響應最快的“瞬時慣量補充劑”，這項技術利用電極和電解質界面的電荷分離儲存能量，靠電場儲能，優勢是功率密度高，充放電速度快，可在毫秒級（0.1 秒內）完成功率輸出，瞬間釋放大電流，與電網頻率變化的動態響應需求高度匹配。

另外，超級電容充放電循環次數可達百萬次以上，適合頻繁快速充放電（如系統擾動時的慣量支撐場景），可靠性高，無化學反應，安全性強，維護成本低。

應用場景上，超級電容主要用于短時、高功率的慣量支撐，例如電網遭遇短路故障、大型機組跳閘等突發擾動時，快速釋放能量緩沖頻率波動。

2023年，國內首套100千瓦光伏發電可變慣量裝置在河北電力科技園一次并網成功，該裝置采用一對串聯的超級電容模組作為能量來源，能實時追蹤電網頻率變化率和偏移量改變慣性時間常數，關鍵參數達到國際領先水平，有效平抑了系統頻率波動。

鋰離子電池儲能是兼顧功率與能量的“綜合型選手”，優勢是既能提供較高功率（響應速度約0.1-1 秒），也具備一定能量存儲能力，可支撐數秒至數十秒的頻率調節，覆蓋慣量支撐與一次調頻的銜接需求。

鋰離子電池儲能海康通過電池管理系統（BMS）可精準調節充放電功率，適配電網頻率的實時波動。

該項儲能技術適用于高比例新能源電網的慣量協同支撐，如“風儲聯合調頻” 方案中，電池儲能可與風機配合，在風電出力波動時，既提供快速慣量響應，又通過能量存儲平滑功率輸出。

鋰離子電池儲能還可適用于區域電網的慣量補強，在新能源集中接入地區，部署大容量電池儲能電站，可同時滿足慣量支撐、調峰、備用等多重需求。

飛輪儲能系統利用高速旋轉的飛輪來存儲能量，具有高功率密度和快速充放電特性。

在需要慣量支撐時，飛輪儲能可以迅速釋放存儲的機械能，轉化為電能輸出到電網中，從而快速響應電網的頻率變化，提供必要的慣量支撐。

優勢是響應時間極短（毫秒級），可快速調節功率，且循環壽命長，維護成本低，適合提供短時慣量支撐。

飛輪儲能系統的壽命長，一般在20年以上，且在整個壽命周期內不會因為過充電或過放電而影響儲能密度和使用壽命。

此外，飛輪儲能屬于物理儲能方式，在生產、使用、回收各環節中本身均不產生有害物質，是對環境極為友好的儲能產品，目前，飛輪儲能技術已經相對成熟，并且在全球范圍內有多個應用案例。

但這項技術也存在局限性，如能量密度低，僅能支撐數秒，且成本較高，目前應用場景較窄。

其他儲能技術，如壓縮空氣儲能響應速度秒級，適合調峰，慣量支撐場景中動態調節能力不足；抽水蓄能：能量密度高，但響應速度較慢（秒級），且建設受地理條件限制，更適合大規模調峰，而非瞬時慣量支撐。

從技術選擇上看，如果應對短期高頻擾動，可優先選超級電容，利用其毫秒級響應快速“穩頻”；如應對中長期頻率調節與慣量協同可選鋰離子電池儲能，兼顧功率輸出與能量儲備；在電網側，飛輪儲能獨立調頻電站可以實現在波動源的就地調節，是更優的選擇；在大規模電網場景下，壓縮空氣儲能可作為補充。

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儲能在慣量支撐方面的技術新趨勢

隨著儲能技術的發展，其在電網慣量支撐技術方面的發展呈現一些新的趨勢，主要表現為構網型儲能和混合儲能應用。

構網型儲能構網儲能可以主動提供慣量支撐，在電網頻率波動時迅速啟動慣量響應，避免電站被強制切除。

該項技術能自主建立并維持電網的電壓和頻率，響應速度比傳統并網技術快5-10倍，可在毫秒級別內響應電網變化。

還可以通過快速功率調節抑制功率振蕩，預防連鎖故障發生。在新能源高滲透率電網中，構網儲能可以在電網電壓異常時維持穩定運行并支撐電網，從而提升電網電壓的穩定性。

此前，國家層面，多部門已發文支持構網型儲能技術研發和工程示范，推動電網慣量支撐技術的發展，如《“十四五” 新型儲能發展實施方案》明確提出要加快發展構網型儲能技術。

機構預計，到2030年，構網型儲能將覆蓋全球75%以上的新型電力系統，成為其核心組成部分，市場規模將增長為72.5GW。

混合儲能系統將多種儲能技術結合，發揮各自優勢，為電網提供更全面、高效的慣量支撐。

例如利用慣量飛輪和高速飛輪組成的混合飛輪陣列，協同為電網提供慣量支撐和調頻控制。

“超級電容 + 電池”的混合儲能系統，既能應對突發擾動的快速慣量需求，又能通過電池補充持續能量，提升系統穩定性。

電網慣量支撐技術另一個發展趨勢是數據中心與電網協同，數據中心通過UPS的主動電網支撐技術，實現能源雙向互動和動態響應，從 “電力消耗者”轉變為“電網參與者”。

預計到2030年，全球30%的數據中心將部署此類系統。

編后語：慣量支撐為儲能產業的發展開辟了新的廣闊天地。在能源轉型的歷史進程中，儲能憑借其在提供慣量支撐方面的關鍵作用，將在電力系統中扮演越來越重要的角色。相關領域的儲能企業需要制定合理的發展策略，加大技術創新投入，以在激烈的市場競爭中占據優勢地位。

一審：劉亞珍

二審：裴麗娟

三審：潘 望

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