中國儲能網訊：9月10-11日，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會、南方科技大學碳中和能源研究院、南方電網能源發(fā)展研究院聯(lián)合100余家機構共同支持的碳中和能源高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲能技術及工程應用大會在深圳召開。此次大會主題是“綠色、經濟、安全、發(fā)展”。
來自行業(yè)主管機構、國內外駐華機構、科研單位、電網企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機構等不同領域的600余家產業(yè)鏈企業(yè)，1317位嘉賓參加了本屆大會。
11日上午，深圳市科陸電子科技股份有限公司技術專家郭鴻受邀在“新能源動力系統(tǒng)控制技術專場”分享了主題報告，主題為《儲能調頻電站發(fā)展趨勢》。
郭鴻：各位專家、各位同行：大家上午好！今天非常榮幸能夠有這樣的一個機會，來跟大家談一談儲能調頻的事情。
大家都知道，我們儲能產業(yè)要健康發(fā)展，它必須要能夠盈利。如果要盈利，它必須要為消納新能源實現(xiàn)自己的核心價值，為電網的穩(wěn)定帶來自己的貢獻。過去我們一談儲能，都是做峰谷套利。如果只有峰谷套利這一種模式，儲能產業(yè)是不能健康發(fā)展的。
今天我談的是儲能的調頻，我從三個方面來講：一是新能源對電網頻率的擾動；二是一次調頻的儲能電站；三是談二次調頻儲能電站。
左邊是新能源，右邊是用電負荷，它們在功率上應該是實時平衡的，這一點是能量守恒的原理來決定的。如果它平衡了，電網是什么樣的標志呢？就是50赫茲，表示功率在這個時間點是平衡的。如果這個功率不平衡，一定會表現(xiàn)出頻率的波動，所以調度的工作就是圍繞著這個頻率波動來進行的。實際運行中，這個功率是很難平衡的，新能源是波動的，用電負荷是波動的，怎么維持呢？一定要有可以調節(jié)電源的能力。過去我們是靠抽水蓄能或者火電機組的靈活性改造來實現(xiàn)，現(xiàn)在發(fā)展的是新型儲能，未來還可能有虛擬電廠。這些調節(jié)電源全部放進來，就是天平兩側的砝碼，就是用來調整新能源和用電負荷之間的平衡的。
如果頻率超過了限制，它會發(fā)生什么問題呢？一個是電壓雪崩，一個是頻率雪崩，電網就要發(fā)生瓦解了，就會大規(guī)模的停電。按照我們國家的標準，我國的頻率是50赫茲正負0.2赫茲，在這個范圍是不用調節(jié)的，如果超過了這個范圍，就一定要進行調節(jié)。
這是大慶國家光儲實證中心今年發(fā)布的數(shù)據(jù)。這是一個光伏的母線，它對光伏母線的頻率進行了監(jiān)測，這是監(jiān)測的結果。這個監(jiān)測的結果表明頻率有很多的波動點，它不完全是在50赫茲正負0.2范圍內，波動是比較大的，這就是實際情況。
未來新能源占主導的時候，特別是新能源達到60%甚至80%以上的時候，頻率的擾動就會更大了，對頻率的調節(jié)就是一種剛性的需求。今天全國新能源發(fā)電量已經超過了10%，這個問題今后會逐步顯現(xiàn)出來。
我們從這個實驗報告里面再看看，一共是五個月的監(jiān)測時間，這里面頻率的超差達到了3638次，平均每天24次。如果我們用儲能來調節(jié)，每天至少要調節(jié)24次。如果每3次把這個儲能電站能量用光一遍的話，那么每天是不是要跑8個循環(huán)？過去我們一充一放或者兩充兩放，一天就跑2個循環(huán)，儲能站如果要用來調頻，是不是至少每天要有8個循環(huán)？所以這和原來的設計完全不一樣，對于充放電倍率要求非常高，因為它作用的時間不長。實證中心測到的最低頻率是48赫茲，最高的頻率是51.7赫茲，差不多正負2赫茲的范圍，這還是光伏電站比較小的容量，如果是大規(guī)模的光伏電站，容量大，調頻的壓力就會更大。
調頻有多少種形式，電網的調頻分為一次調頻和二次調頻兩種。一次調頻是自主的，頻率超差了以后，由各種各樣的設備自身來做調節(jié)，這個調節(jié)與電網的指令、電網的調度無關，不需要通過電網的調度指令告訴你調，它監(jiān)測到頻率超差了以后馬上就調。如果高了，馬上要把功率降下來，如果低了，馬上要往系統(tǒng)里面輸入能量，這樣做才能維持平衡。所以，一次調頻是一件很重要的事情，怎么樣盈利？調度不給指令，怎么賺錢？儲能工作了以后，能不能得到收益？這是我們要思考的問題。
二次調頻簡單說，對于儲能就是AGC自動發(fā)電控制，對于虛擬電廠就是APC自動功率控制。我們現(xiàn)在的火電機組在做AGC，它是二次調頻，儲能去輔助火電機組就是提高它的調節(jié)性能，調節(jié)的主體是火電機組，儲能是做的是輔助工作。今后的儲能可能會獨立參與AGC，也就是說獨立地做二次調頻。
第二部分講一下一次調頻儲能電站。這是我們最新的《并網電源一次調頻技術規(guī)定和實驗導則》， 2021年頒布的，標準明確要求儲能要具有一次調頻的能力，把一次調頻設置在0.03赫茲到0.05赫茲區(qū)間。對調差率也有要求，調差率不能超過3%，是0.5%到3%之間。另外它對功率也有一定要求，至少要達到20%以上。請大家記住這個數(shù)據(jù)，因為最后你會發(fā)現(xiàn)，文件會有不同的規(guī)定，這是一個基本條件，就是有功功率不能低于20%。調節(jié)時間是多長呢？火電機組一般是15秒，氣電機組也差不多15秒，最長也不會超過20秒，有些省規(guī)定一次調頻的時間是20秒，南方區(qū)域規(guī)定是4秒鐘，調的時間長了不會計量，也意義不大。這是南方區(qū)域的兩個細則，這兩個細則是從今年1月1日起執(zhí)行的，對儲能參與輔助服務有詳細的規(guī)定，所以我們應該認真地去研究一下《兩個細則》。
《兩個細則》對于獨立儲能電站的一次調頻能力也做了詳細規(guī)定，控制死區(qū)的要求是0.033，這個標準放寬了一點，儲能的頻率監(jiān)測，精度至少要能做到0.01赫茲。對于調差率要求和標準一樣，響應時間不能大于1秒，整個調節(jié)時間不大于4秒。這是南方區(qū)域《兩個細則》的要求，實際調節(jié)積分量低于30%就不能并網了，南方區(qū)域的標準要求是大于30%，一個是實際的調節(jié)積分量，一個理論的積分量，兩個一比較，如果低于30%是不能并網的。如果小于70%，是沒有補貼的，錢是拿不到的。超過了70%，在100%之間，就是補貼的區(qū)間，紅色的數(shù)字是你拿到錢的地方，這個應該比較清楚了。
現(xiàn)在的問題是什么呢？第一個是理論動作積分量怎么計算？有沒有模型給到大家？還不是很規(guī)范。
第二個是動作的積分量怎么計算的，是通過調度的數(shù)據(jù)計算還是通過法制計量的裝置來計算？現(xiàn)在沒有法制計量的裝置，今后要解決這個問題。一次調頻儲能電站是必然會出現(xiàn)的，新能源要發(fā)展，一次調頻儲能電站一定會出現(xiàn)。
按照南方區(qū)域《兩個細則》的規(guī)定，一次調頻要給多少錢，是不是很關鍵？超過70%的30%的部分功率，支撐時間4秒鐘，這是很值錢的。這是輔助服務給到的公式，這個公式如果要計算就是這個樣子。（見PPT）一次調頻積分電量為頻率超差后4秒時間內的功率積分電量，大頻差擾動和小頻差擾動分開計量。小頻差擾動，貢獻一度電大約是75塊錢，這是南方區(qū)域的輔助服務細則里規(guī)定的，大家可以去查一下。
大頻差擾動，補償標準是什么？這是它的計算公式，它要乘10倍了，乘10倍的數(shù)字大約是多少錢呢？是1500塊錢每度電，也就是4秒鐘，超過70%的那個30%范圍功率的積分電量，是1500塊錢每度電。大頻差是多少，沒有明確的，是不是0.05赫茲？我們打個問號。如果要做一次調頻，盈利模式是非常容易建立的，只要有了法制計量，把標準定下來，一次調頻的儲能電站就容易建立，并且能夠實現(xiàn)電網消納新能源的核心價值。這樣對于儲能、對于電網、對于整個新能源的消納都是皆大歡喜的局面。
這是南方區(qū)域輔助服務補償標準，單位是每兆瓦時萬元，無論是廣東、廣西、云南、貴州、湖南、海南，全部采用15萬元每兆瓦時，一個兆瓦時是1000度電，1000度電是15萬塊錢，轉換成一度電是多少錢？再乘10，大頻差擾動要乘10倍。結合前面大慶國家光伏儲能實證中心的數(shù)據(jù)，可以看到每天的大頻差擾動有多少次，是不是20多次？這就是賺錢的機會。
目前光伏發(fā)電在西北一些省份，出現(xiàn)了快頻響應的儲能，把以前的儲能站改造成快頻響應，換一個說法就是一次調頻，快頻響應就是一次調頻，這兩個概念完全相等，沒有約等于。所以未來將出現(xiàn)一次調頻的儲能電站，這是我今天的觀點。
什么樣的儲能電站才能夠充當一次調頻的角色呢？它是用鋰電還是鈉離子電池，還是超級電容，還是鈦酸鋰或者飛輪儲能？大家可以思考，它的盈利模式是不是很容易建立？
接下來談一下二次調頻的儲能電站。二次調頻只有兩種模式，第一個是AGC，第二個是APC，唯一的差別就是調度曲線，給5分鐘一個點，就是288點的調度曲線； 15分鐘給一個點，就是96點的曲線。我們還是要談錢，不談錢儲能沒有辦法發(fā)展。調節(jié)容量的補償費用是多少？等于調節(jié)容量服務的供應量乘以補償標準，就是每兆瓦時多少錢，這里各種各樣的計算都有，不一一跟大家講了。
第一個是容量費用，第二個是電量的費用，這兩個費用的補償標準不一樣。
現(xiàn)在我們看到的火電機組AGC，在費用計算出來以后，還要乘考核的系數(shù)，這個系數(shù)就是Kp系數(shù)，如果這個系數(shù)是1，火電機組原來拿出了多少錢就拿回多少錢，如果這個系數(shù)是3，那么就要在原來的基礎上翻3倍。如果這個系數(shù)是0.1，那原來100塊錢現(xiàn)在就剩下10塊錢了，所以Kp系數(shù)是非常重要的，這個Kp系數(shù)是哪些指標的反映呢？第一個是調節(jié)的速率，第二個是響應的時間，第三調節(jié)的精度，二次調頻這個事情做完了，得到的錢還要跟這個系數(shù)相乘。由于火電機組的調節(jié)性能不可能直上直下調節(jié)，它是有一個過渡過程的，所以它的響應時間、調節(jié)速率等受到比較大的影響，就要用這個儲能來輔助它完成。每個地方的Kp系數(shù)標準是不一樣的。AGC的調頻收益=容量收益×Kp。
這是南方電網電力調度控制中心文件，它把K1取值由3調整為5，K2最大值為1，K3為1，是這樣一個計算方式。
在浙江的做法又不一樣，公式的算法也不一樣，所以每個省區(qū)對于二次調頻服務的收益計算方法不太一樣，有的是K1×K2×K3，每個得2分，乘起來就是8了，發(fā)現(xiàn)多了就給開根號，那就小于3了?，F(xiàn)在就是不斷地改，修改是電力市場完善的過程，它需要一個合理的區(qū)間，對大家都有利的局面。因為這個事情以前從來沒有出現(xiàn)過，所以現(xiàn)在必須要在摸索中找到讓各方都滿意的政策。
這是科陸電子2019年8月在海豐電廠做的輔助AGC調頻的項目，這個項目在儲能行業(yè)里面是屬于國家發(fā)改委能源局八個跟蹤項目之一，到現(xiàn)在已經正好運行了4年時間，投資將近一個億，整個收益不到3個億。不是儲能不賺錢，是儲能要實現(xiàn)電網的核心價值，實現(xiàn)新能源消納的核心價值，才能找到盈利點。它是按照機組的3%配置儲能功能功率，機組1000兆瓦，3%就是30兆瓦，電池的能量按照0.5小時來配置，也就是15兆瓦時。我們今天看到，總的放電量，總的充電量都在這里，139GWh，這是充電的，放電是119.4GWh。我們把放電量除以15兆瓦時，是不是等于它的等效循環(huán)壽命？將近8000次，這是法制計量得到的數(shù)據(jù)。
然后怎么看它的轉化效率呢？也很簡單，就是把這個放電量除以充電量，就是85.9%，這是綜合轉換效率。它的收益表，充電量的表都在這里，這是公開的數(shù)據(jù)。今天它的SOC還有多少，大約還有65%以下。
這是科陸其他的二次調頻的儲能電站，時間關系不一一介紹了。
謝謝大家！
【責任編輯：周曉晴】
