儲能如何為火電調(diào)頻“開外掛”？

近年來，火儲調(diào)頻憑借“調(diào)節(jié)速率快、精度高、響應(yīng)時(shí)間短”的優(yōu)勢在業(yè)內(nèi)廣為稱道。我國火儲調(diào)頻已成為國內(nèi)化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)中為數(shù)不多的率先實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的領(lǐng)域。

與此同時(shí)，為保障電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行,促進(jìn)光伏、風(fēng)電等新能源消納，全國多個(gè)省份均出臺了相關(guān)文件鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)參與深調(diào)、調(diào)頻等輔助服務(wù)。

火儲調(diào)頻有哪些具體考核指標(biāo)？面臨的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？發(fā)展成熟的火儲調(diào)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(gè)：

一是火電機(jī)組調(diào)頻自身存在的問題——響應(yīng)延時(shí)長，功率爬坡速度慢，穩(wěn)態(tài)精度低，調(diào)頻性能差，且機(jī)組參與AGC調(diào)節(jié)任務(wù)造成了發(fā)電成本增加、設(shè)備磨損等一系列問題。

二是儲能系統(tǒng)調(diào)頻的巨大優(yōu)勢——具有毫秒級精確控制充放電的能力，調(diào)節(jié)速率快 、精度高、響應(yīng)時(shí)間短、雙向調(diào)節(jié)能力強(qiáng)等優(yōu)勢。

所以 ，火電+儲能系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)頻是很有效的方式之一，能夠迅速并有效地解決區(qū)域電網(wǎng)調(diào)頻資源不足的問題，改善電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性及安全性，對構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)型智能電網(wǎng)并改善電網(wǎng)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(diào)頻效果的關(guān)鍵指標(biāo)

火電廠加裝儲能的調(diào)頻效果，主要由機(jī)組綜合性能指標(biāo)K值來體現(xiàn)，K值越高，說明AGC調(diào)頻效果越好，機(jī)組AGC調(diào)頻的補(bǔ)償收益也越好。

而K值，主要受三個(gè)關(guān)鍵因素影響——響應(yīng)速度K1、調(diào)節(jié)速率K2、調(diào)節(jié)精度K3。

下圖是廣東某實(shí)際電站安裝儲能前后的調(diào)頻數(shù)據(jù)對比：

由圖可以看出，火電機(jī)組加裝儲能后，可以縮短機(jī)組響應(yīng)時(shí)間，提高調(diào)節(jié)速率及調(diào)節(jié)精度，提高了火儲聯(lián)合調(diào)頻綜合性能指標(biāo)K值。

三、火儲調(diào)頻系統(tǒng)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(guān)重要。因?yàn)?，儲能系統(tǒng)安裝在電廠內(nèi)，必須要保證機(jī)組運(yùn)行安全，儲能系統(tǒng)投切運(yùn)行或出現(xiàn)故障不能影響機(jī)組安全運(yùn)行。

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

所以，為了獲取更高AGC收益，需要對儲能系統(tǒng)容量進(jìn)行多維仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇性價(jià)比高儲能系統(tǒng)容量，提高火儲聯(lián)合調(diào)頻綜合調(diào)節(jié)性能。

因此儲能系統(tǒng)在容量設(shè)計(jì)、安全性、可靠性、高調(diào)節(jié)性能指標(biāo)等關(guān)鍵技術(shù)方面提出了更高的要求。儲能系統(tǒng)主要采用以下關(guān)鍵技術(shù)：

1）合理容量配置，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性優(yōu)

火儲調(diào)頻項(xiàng)目，通常按照機(jī)組額定出力的3%、電池容量按照0.5h配置。但在實(shí)際項(xiàng)目中，這樣的配置會(huì)出現(xiàn)以下問題：

有些電廠由于功率調(diào)節(jié)需求偏多、機(jī)組性能的差異等因素，傳統(tǒng)配置導(dǎo)致調(diào)節(jié)性能K值無法大面積提高；同時(shí)，0.5h的電池容量配置，儲能日等效循環(huán)達(dá)到5-6次以上，會(huì)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(tǒng)采用1h配置將是今后的容量優(yōu)化方向。

以廣東佛山恒益60萬（600MW）機(jī)組為例，陽光電源突破傳統(tǒng)60萬機(jī)組的發(fā)電廠配備3%（18MW）儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)慣性，結(jié)合機(jī)組出力、AGC指令對儲能系統(tǒng)容量配置選擇進(jìn)行多維仿真和反復(fù)測算驗(yàn)證，采用了優(yōu)化容量——20MW的儲能系統(tǒng)。

經(jīng)過后期試運(yùn)行和正式投運(yùn)，火儲的綜合調(diào)頻性能指標(biāo)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(tǒng)安全，系統(tǒng)集成商需要重點(diǎn)對直流側(cè)和交流涉網(wǎng)的安全進(jìn)行全面管理，確保系統(tǒng)自身安全以及安全穩(wěn)定運(yùn)行。

目前，陽光電源在設(shè)計(jì)火儲調(diào)頻項(xiàng)目時(shí)，對儲能系統(tǒng)集成采用了四級電池管理、多級熔斷、快速聯(lián)動(dòng)等保護(hù)機(jī)制，確保直流側(cè)的安全；交流側(cè)按照綜合保護(hù)+縱聯(lián)差動(dòng)+線路光差等，進(jìn)行多重保護(hù)。

一句話總結(jié)就是：儲能系統(tǒng)投切運(yùn)行或出現(xiàn)故障的情況下，仍能保證機(jī)組安全可靠運(yùn)行。

3）K值直接影響收益

由于機(jī)組的調(diào)節(jié)性能和出力特性會(huì)不斷變換，電網(wǎng)的AGC大指令也會(huì)季節(jié)性的或者日無規(guī)律的發(fā)生變化，同時(shí)需要充分考慮儲能電池的使用壽命，所以要求火儲系統(tǒng)的EMS控制策略需要具備自適應(yīng)和自調(diào)整的功能，將K值提高發(fā)揮到極致，儲能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)收益大。

4）電網(wǎng)支撐技術(shù)

儲能系統(tǒng)具備高低穿功能，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)一次、二次調(diào)頻和快速功率控制等多種運(yùn)行模式?？焖夙憫?yīng)電網(wǎng)調(diào)度，支撐電網(wǎng)能力變強(qiáng)。

如今，儲能參與調(diào)頻已成為優(yōu)質(zhì)調(diào)頻資源，并在全球主要電力市場實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用。隨著新能源滲透率提升，未來儲能參與新能源的調(diào)頻也必將成電力調(diào)頻的主要手段之一，火儲調(diào)頻的發(fā)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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