（华润电力（常熟）有限公司 江苏常熟 215500）
摘要：随着国家政策的支持和社会环保意识的不断增强，我国可再生能源发电机组装机容量快速增加，可再生能源并网发电量也快速攀升。以风能、太阳能为代表的可再生能源发电具有波动性和间歇性，调节控制困难，大规模并网运行会给电网频率调节以及电网的安全稳定运行带来显著影响。为了大规模消纳可再生能源，同时应对可再生能源大规模并网给电网频率控制带来的风险，保障电力系统的安全、经济运行，电网需要传统发电机组提供更多的电力辅助服务（调频、调峰）。本文重点对电厂侧建立储能辅助服务项目来分析电池储能及电容储能所带来的优劣性。
关键词：储能调频；电池储能；电容储能；一次调频；辅助服务
1概述
随着储能技术的飞速发展，能源的转化、存储和消费变得越来越方便[1]。目前我国发展智能电网和能源互联网速度迅速。储能技术将会是未来智能电网和能源互联网的重要组成部分[2]。先进大规模储能系统能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段。储能技术能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力系统及微网，是提高可再生能源在能源系统中占比的关键技术。
未来推动储能更大规模推广应用的前提是发挥储能在电力辅助服务市场中的价值。2016年6月，国家能源局发布《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》，首次给予电储能设施参与辅助服务的独立合法地位。火电机组联合储能系统参与AGC二次调频辅助服务开始成为中国储能行业一种比较火热的商业模式。
本项目是在辅助服务市场化趋势下的提前布局，对电厂侧机组进行调频性能升级改造，引入电储能技术与机组联合参与调频辅助服务。项目建成后将对江苏电网的AGC调频运行产生很好的示范作用，对改善电网运行的可靠安全性，改善电网接纳可再生能源的能力，构建坚强型智能电网具有重要意义。
2储能技术原理分析
从原理上分，储能系统可分为物理储能、熔融盐储热、电化学储能三个大类。在《关于促进我国储能技术与产业发展的指导意见》的指导下，随着《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》等配套文件的出台和落实，我国储能市场近年来实现了高速增长。截至2018年底，中国已投运储能项目累计装机规模31.3 GW，其中物理储能（主要是抽水蓄能）装机规模最大，为29.99 GW；电化学储能的累计装机规模位列第二，为1.073 GW（锂离子电池为0.759 GW）。
电化学储能系统具有结构紧凑、受地理条件限制小、系统能量效率高、负荷响应快等优点。经过多年的理论研究及实际运行，在政策和市场需求的双驱动下，电化学储能系统近些年来在集中式可再生能源并网、电力辅助服务、电网侧和用户侧的应用明显加速, 已经开始成规模地应用于电力系统的各个环节。尤其在电力辅助服务市场中的AGC二次调频服务上，受益于各地陆续出台的调频辅助服务市场细则，电化学储能系统毫秒级精确控制充放电功率的优点得到了充分发挥，在响应电网调频需求时展现出了常规发电机组无可比拟的快速调节优势。火电机组-电化学储能系统联合参与调频的运行模式正在向多地渗透，商业模式逐渐被市场认可，即将迎来高速增长。可以预期，未来火电机组-电化学储能系统联合参与调频将成为电力调频的常规手段之一。
3二次调频考核细则解读
根据华东电网两个细则，二次调频需要满足速率考核和精度考核要求[3]。
速率考核：燃煤机组调节速率必须达到1.5%额定容量/每分钟，即100万机组速率必须达到15MW/min。达不到要求的机组按每低于0.1%额定容量/分钟，每天每万千瓦考核5元。
精度考核：AGC机组的调节精度由调度机构EMS在线测定，每小时平均调节精度必须达到0.5%额定容量，达不到要求的机组按每超过0.1%额定容量每小时每万千瓦考核0.25元。
4储能系统的选型与设计原则
新增储能系统的设计应以保证机组运行的安全性、可靠性为第一要素，依据以下设计原则：
（1）储能系统运行、故障、投切不影响机组本身正常运行；
（2）在保证项目整体可靠性的基础上，充分优化储能与机组联合调频系统响应AGC调频的效果；
（3）储能系统应选用国内先进锂离子电池制造商的成熟产品，以保证系统整体可靠性及使用寿命，最小化储能技术本身的风险；
（4）储能系统可用率应达到97%以上，整体能量转换效率高于85%；
（5）严格控制储能系统安全性，做好防火防爆等安全措施；
（6）项目的工程设计尽可能按电厂现有状况进行布置，力求实施布局合理，对原机组设施的影响最小。
以常熟电厂机组容量和机组AGC指令现状为例，通过对厂内6KV母线容量及厂高变运行容量的调研，计划在厂内配套#1、#2、#3机组建设电网级储能系统，应用储能系统联合单台火电机组开展AGC调频辅助服务。根据常熟电厂机组容量和机组AGC指令现状，拟配置储能系统规模为20MW/20MWh。该储能系统将显著提升机组AGC调频辅助服务能力，通过为电网提供优质高效的AGC调频辅助服务，，避免AGC考核并获得补偿经济收益。
5储能改造前后调频性能及调频里程的变化
调频收益增量主要体现在调频里程补偿费用上，影响里程补偿收益的主要因素为有效调频里程D和调节性能指标Kp。
根据最新江苏省出台的《江苏电力辅助服务（调频）市场交易规则（征求意见稿）》测算，在不加储能系统的前提下，常熟电厂650MW机组单机AGC调节性能约为3.64，日均调节里程5711MW，机组独立参与调频市场，根据常熟电厂两台机组2019年7月实际运行数据进行的仿真分析结果如以下图表所示。增加储能系统后，机组的性能指标Kp将会提升，同时由于Kp的提升，所获取的调频里程D也将有所增加。通过储能系统仿真试验单机AGC调节性能从3.64提高到11.98，日均调节里程从5711MW提高到9674MW。
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储能系统仿真结果曲线
6不利影响因素分析
十几年来，发电企业一直在承担辅助服务费用。换言之，提供电力辅助服务的是电厂，为储能辅助服务买单的也是电厂，本质上是零和游戏。储能作为优质调频资源，大规模的应用不可避免地带来市场饱和及价格下降等问题。如广东二次储能调频市场，在2019年拟建、在建和投运的项目已经达20余个。短期来看如果所有项目建成，广东储能联合调频市场已经饱和。因此储能项目越早上马收益越高，后期饱和后必然会带来收益的下降。
参考文献
[1]李建林,徐少华,刘超群.储能技术及应用[J].电气时代,2019(02).
[2]祝剑.磷酸铁锂电池在储能电站的应用和运行分析[J].江苏省电力技术监督,2019(03).
[3]《江苏电力辅助服务（调频） 市场交易规则（征求意见稿）》.
作者简介
张辉（1987—），男，汉族，山东济宁人，本科，中级工程师，研究方向：节能运行。