火电厂储能调频的应用前景

文/潘冬辉 鞠振河

1 储能调频必要性

当前优质的调频资源非常少，且电网的负荷波动比较大，电网的负荷和火电厂之间的出力偏差就会导致频率的偏移。而随着我国风光发电市场的逐渐成熟，使得电网短时间内的供需平衡出现了较为严重的问题。靠现有燃煤机组的惯性调节不能满足要求，而储能可以把频率调整回来，能够在毫秒级中做出响应。

2 电厂储能调频的原理

火电机组一般是通过厂用2万伏特线路，经过一次降压，把储能系统接入到厂用电母线，然后再经过一个升压，跟火电机组的2万伏特线路直接并联，最后给上级电网处理。每次调节时，电网会给火电机组下达一个指令，如果下达功率增加的指令，那么储能系统发电功率和火电机组就会联合出力。在火电机组自己慢慢感到电网指令功率的时候，储能就退出来了。整个过程当中，通过控制系统不断计算火电厂的出力和电网调度指令之间的偏差，然后反馈给储能系统。同时，储能系统的起始状态不能处于满电状态，一般处在60%左右的状态。系统的主要二次控制原理，当AGC调度的指令发出来以后，和DCS系统算出来功率偏差直接给储能系统，控制储能系统出力。

3 电厂储能调频投资方式

有关火电厂调频的细则有两个：分摊和补偿。电厂调频的主要投资方式，一般包括第三方投资，而火电厂很少参与投资，但是这个也不是绝对的。火电厂和投资方一般要分摊，就是把补偿收益进行分成，一般投资方是拿收益的大头的。

储能的应用主要包括三个方面：发电侧、电网侧、用户侧。对一个火电厂调频系统，这个投资也不完全在电池上，用户侧和电网侧的储能系统，一般来说电池TCS设备投资比重大；而对于火电厂来说，往往是电池和PCS，这些设备投资比重大概是50%，另一半投资在工程上，包括控制系统的控制策略等等。

4 储能电池的集装施工方案

目前，储能系统一般来说分为把PCS和电池集装箱做到一个集装箱，或者分开做集装箱两种。像用户侧的低压项目，我们把PCS跟储能电池跟电池做在一个储能集装箱里面。而对于火电厂调频的这种高压并网项目，一般来说我们是把PCS和升压变压器单独放在一个集装箱了，把储能电池再放在一个集装箱里。

5 储能系统配比

梯次利用电池也是可以做储能项目的，对于这种调频项目，一般从配比来看是2C的配比（比如9兆瓦的系统，配4.5兆瓦储能）[5]。不过在实际应用当中，一般我们配3C的系统，为了保证可靠性，为了保证及时出力，都是提高一个档来用这个电池的。同时包括系统功率的匹配性等等。

在火电厂调频当中，一般选择电池储能系统的配比是安全机组功率的3%，也就是说30万机组一般是配3%，相当于300兆瓦等于9兆瓦的储能，这9兆瓦是他出力的功率，电池一般是配半个小时，就是配到4.5左右的兆瓦时，配半个小时基本上就能满足连续三次的上升或者下降。

6 储能调频效益指标

火电机组的调频主要是调解AGC的值，补偿计算公式如下：

上式中，D是调节深度，Y代表补偿收益，Kp值为K1与K2之积，K1是调整速率，主要指接到指令以后，精确地调高电网指令的精度之间的调节时间除上爬坡的速率。K2是响应指令的时间，传统的火电机组这个Kp值一般小于等于1。南方电网的调频政策和北方的略有不同，它是把K1、K2系数相加而已。

做储能调频项目一般是有要求的，一般分担考核当中罚款比较多的电厂可以做这样的项目。而储能调频项目的经济性收益，也跟当地的相关补偿政策有关，如果补偿政策良好，那么收益就快，反之收益就慢。

我们知道，山西平朔有个30万机组项目，配的是9MW/4.5MWh储能系统，拥有5个升压和变流集装箱，包括集控集装箱等。该项目每次调频可以把Kp值从0.6、0.7调到5.5以上，大概一天的收益，基本可以维持在6万元到10万元之间。

7 结论

仅仅依靠传统火电厂调频越来越不满足电网发展的需求，而储能作为优质调频资源，可以有效解决频率偏差的问题。而且越来越多的地区也出现了相关的补偿服务机制，随着储能市场的不断发展并逐步走向成熟，也定会带来可观的收益，具有广阔的发展前景。