火電廠儲能調頻的應用前景

文/潘冬輝 鞠振河

1 儲能調頻必要性

當前優質的調頻資源非常少，且電網的負荷波動比較大，電網的負荷和火電廠之間的出力偏差就會導致頻率的偏移。而隨著我國風光發電市場的逐漸成熟，使得電網短時間內的供需平衡出現了較為嚴重的問題。靠現有燃煤機組的慣性調節不能滿足要求，而儲能可以把頻率調整回來，能夠在毫秒級中做出響應。

2 電廠儲能調頻的原理

火電機組一般是通過廠用2萬伏特線路，經過一次降壓，把儲能系統接入到廠用電母線，然后再經過一個升壓，跟火電機組的2萬伏特線路直接并聯，最后給上級電網處理。每次調節時，電網會給火電機組下達一個指令，如果下達功率增加的指令，那么儲能系統發電功率和火電機組就會聯合出力。在火電機組自己慢慢感到電網指令功率的時候，儲能就退出來了。整個過程當中，通過控制系統不斷計算火電廠的出力和電網調度指令之間的偏差，然后反饋給儲能系統。同時，儲能系統的起始狀態不能處于滿電狀態，一般處在60%左右的狀態。系統的主要二次控制原理，當AGC調度的指令發出來以后，和DCS系統算出來功率偏差直接給儲能系統，控制儲能系統出力。

3 電廠儲能調頻投資方式

有關火電廠調頻的細則有兩個：分攤和補償。電廠調頻的主要投資方式，一般包括第三方投資，而火電廠很少參與投資，但是這個也不是絕對的。火電廠和投資方一般要分攤，就是把補償收益進行分成，一般投資方是拿收益的大頭的。

儲能的應用主要包括三個方面：發電側、電網側、用戶側。對一個火電廠調頻系統，這個投資也不完全在電池上，用戶側和電網側的儲能系統，一般來說電池TCS設備投資比重大；而對于火電廠來說，往往是電池和PCS，這些設備投資比重大概是50%，另一半投資在工程上，包括控制系統的控制策略等等。

4 儲能電池的集裝施工方案

目前，儲能系統一般來說分為把PCS和電池集裝箱做到一個集裝箱，或者分開做集裝箱兩種。像用戶側的低壓項目，我們把PCS跟儲能電池跟電池做在一個儲能集裝箱里面。而對于火電廠調頻的這種高壓并網項目，一般來說我們是把PCS和升壓變壓器單獨放在一個集裝箱了，把儲能電池再放在一個集裝箱里。

5 儲能系統配比

梯次利用電池也是可以做儲能項目的，對于這種調頻項目，一般從配比來看是2C的配比（比如9兆瓦的系統，配4.5兆瓦儲能）[5]。不過在實際應用當中，一般我們配3C的系統，為了保證可靠性，為了保證及時出力，都是提高一個檔來用這個電池的。同時包括系統功率的匹配性等等。

在火電廠調頻當中，一般選擇電池儲能系統的配比是安全機組功率的3%，也就是說30萬機組一般是配3%，相當于300兆瓦等于9兆瓦的儲能，這9兆瓦是他出力的功率，電池一般是配半個小時，就是配到4.5左右的兆瓦時，配半個小時基本上就能滿足連續三次的上升或者下降。

6 儲能調頻效益指標

火電機組的調頻主要是調解AGC的值，補償計算公式如下：

上式中，D是調節深度，Y代表補償收益，Kp值為K1與K2之積，K1是調整速率，主要指接到指令以后，精確地調高電網指令的精度之間的調節時間除上爬坡的速率。K2是響應指令的時間，傳統的火電機組這個Kp值一般小于等于1。南方電網的調頻政策和北方的略有不同，它是把K1、K2系數相加而已。

做儲能調頻項目一般是有要求的，一般分擔考核當中罰款比較多的電廠可以做這樣的項目。而儲能調頻項目的經濟性收益，也跟當地的相關補償政策有關，如果補償政策良好，那么收益就快，反之收益就慢。

我們知道，山西平朔有個30萬機組項目，配的是9MW/4.5MWh儲能系統，擁有5個升壓和變流集裝箱，包括集控集裝箱等。該項目每次調頻可以把Kp值從0.6、0.7調到5.5以上，大概一天的收益，基本可以維持在6萬元到10萬元之間。

7 結論

僅僅依靠傳統火電廠調頻越來越不滿足電網發展的需求，而儲能作為優質調頻資源，可以有效解決頻率偏差的問題。而且越來越多的地區也出現了相關的補償服務機制，隨著儲能市場的不斷發展并逐步走向成熟，也定會帶來可觀的收益，具有廣闊的發展前景。