儲能如何為火電調頻“開外掛”？

近年來，火儲調頻憑借“調節速率快、精度高、響應時間短”的優勢在業內廣為稱道。我國火儲調頻已成為國內化學儲能產業中為數不多的率先實現商業化的領域。

與此同時，為保障電網經濟安全運行,促進光伏、風電等新能源消納，全國多個省份均出臺了相關文件鼓勵發電企業參與深調、調頻等輔助服務。

火儲調頻有哪些具體考核指標？面臨的關鍵技術挑戰是什么？發展成熟的火儲調頻，是否能夠給新能源電站加裝儲能帶來一些借鑒呢？

一、火電廠加裝儲能為何備受青睞？

主要原因有兩個：

一是火電機組調頻自身存在的問題——響應延時長，功率爬坡速度慢，穩態精度低，調頻性能差，且機組參與AGC調節任務造成了發電成本增加、設備磨損等一系列問題。

二是儲能系統調頻的巨大優勢——具有毫秒級精確控制充放電的能力，調節速率快 、精度高、響應時間短、雙向調節能力強等優勢。

所以 ，火電+儲能系統聯合調頻是很有效的方式之一，能夠迅速并有效地解決區域電網調頻資源不足的問題，改善電網運行的可靠性及安全性，對構建堅強型智能電網并改善電網對可再生能源的接納能力具有重要意義。

二、K值是衡量火儲調頻效果的關鍵指標

火電廠加裝儲能的調頻效果，主要由機組綜合性能指標K值來體現，K值越高，說明AGC調頻效果越好，機組AGC調頻的補償收益也越好。

而K值，主要受三個關鍵因素影響——響應速度K1、調節速率K2、調節精度K3。

下圖是廣東某實際電站安裝儲能前后的調頻數據對比：

由圖可以看出，火電機組加裝儲能后，可以縮短機組響應時間，提高調節速率及調節精度，提高了火儲聯合調頻綜合性能指標K值。

三、火儲調頻系統主要要求

沒有金剛鉆不攬瓷器活。火電廠安裝儲能，安全至關重要。因為，儲能系統安裝在電廠內，必須要保證機組運行安全，儲能系統投切運行或出現故障不能影響機組安全運行。

對于投資商，必須保障高收益。儲能系統容量配置大小直接關系到收益和投資回收期，所以投資商要考慮系統初始投資，還要考慮運維更換成本。

所以，為了獲取更高AGC收益，需要對儲能系統容量進行多維仿真和優化設計，選擇性價比高儲能系統容量，提高火儲聯合調頻綜合調節性能。

因此儲能系統在容量設計、安全性、可靠性、高調節性能指標等關鍵技術方面提出了更高的要求。儲能系統主要采用以下關鍵技術：

1）合理容量配置，系統經濟性優

火儲調頻項目，通常按照機組額定出力的3%、電池容量按照0.5h配置。但在實際項目中，這樣的配置會出現以下問題：

有些電廠由于功率調節需求偏多、機組性能的差異等因素，傳統配置導致調節性能K值無法大面積提高；同時，0.5h的電池容量配置，儲能日等效循環達到5-6次以上，會縮短電池使用壽命。

所以，在初始投資和收益的平衡下，儲能系統采用1h配置將是今后的容量優化方向。

以廣東佛山恒益60萬（600MW）機組為例，陽光電源突破傳統60萬機組的發電廠配備3%（18MW）儲能系統的設計慣性，結合機組出力、AGC指令對儲能系統容量配置選擇進行多維仿真和反復測算驗證，采用了優化容量——20MW的儲能系統。

經過后期試運行和正式投運，火儲的綜合調頻性能指標K值提升了3.4倍，帶來了更高收益。

2） 安全要求高

儲能系統安全，系統集成商需要重點對直流側和交流涉網的安全進行全面管理，確保系統自身安全以及安全穩定運行。

目前，陽光電源在設計火儲調頻項目時，對儲能系統集成采用了四級電池管理、多級熔斷、快速聯動等保護機制，確保直流側的安全；交流側按照綜合保護+縱聯差動+線路光差等，進行多重保護。

一句話總結就是：儲能系統投切運行或出現故障的情況下，仍能保證機組安全可靠運行。

3）K值直接影響收益

由于機組的調節性能和出力特性會不斷變換，電網的AGC大指令也會季節性的或者日無規律的發生變化，同時需要充分考慮儲能電池的使用壽命，所以要求火儲系統的EMS控制策略需要具備自適應和自調整的功能，將K值提高發揮到極致，儲能系統經濟收益大。

4）電網支撐技術

儲能系統具備高低穿功能，同時還能實現一次、二次調頻和快速功率控制等多種運行模式。快速響應電網調度，支撐電網能力變強。

如今，儲能參與調頻已成為優質調頻資源，并在全球主要電力市場實現了規模化應用。隨著新能源滲透率提升，未來儲能參與新能源的調頻也必將成電力調頻的主要手段之一，火儲調頻的發展，對新能源配置儲能無疑起到了積極的示范作用。

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