中國儲能網(wǎng)訊：3月19日，有著93年建廠史的京能石景山燃煤熱電廠正式退出歷史舞臺。與此同時，投運一年半的石景山熱電廠2MW鋰離子電池儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)也停止運轉(zhuǎn)。
近兩年來，這個電廠背后的儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)幾乎不為人所知。其實，儲能參與電網(wǎng)調(diào)頻服務在美國、日本等國家已運行成熟，在我國卻仍是新鮮事物。石景山熱電廠2MW鋰離子電池儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)由睿能世紀提供，這是我國第一個以提供電網(wǎng)調(diào)頻服務為主的兆瓦級儲能系統(tǒng)示范項目，也是全球第一個將儲能系統(tǒng)與火電機組捆綁，聯(lián)合響應電網(wǎng)調(diào)頻指令的項目。
“聯(lián)姻”電廠
睿能世紀和石熱的合作可以追溯到2011年。
2011年夏天，剛剛成立的睿能世紀偶然了解到，京能集團下屬的北京源深節(jié)能技術(shù)公司十分關(guān)注儲能行業(yè)，并認可儲能技術(shù)的發(fā)展趨勢。隨后，雙方很快就在京能集團內(nèi)部選擇電廠建設(shè)儲能調(diào)頻示范項目達成共識。
“儲能參與電力調(diào)頻系統(tǒng)僅在國外有過運營經(jīng)驗，受制于國內(nèi)外電力市場機制的差異，我國之前沒有任何可比的項目建設(shè)和運行經(jīng)驗?！鳖Ｄ苁兰o首席執(zhí)行官牟镠峰告訴《中國能源報》記者，“因此，幾方開始了長達7個月的反復論證，前后組織4次大型專家論證會，參與者包括國家能源局、電力設(shè)計院、電科院、電網(wǎng)企業(yè)及發(fā)電集團在內(nèi)的涵蓋電力設(shè)計、電力運行、電網(wǎng)安全、電廠生產(chǎn)、電力市場監(jiān)管及儲能技術(shù)等領(lǐng)域的專家。大家的問題主要集中在電廠安全、電力市場監(jiān)管、儲能技術(shù)經(jīng)濟性及并網(wǎng)合規(guī)性方面。”
“最初我們的顧慮集中于機組安全性和電能質(zhì)量方面。事實證明，儲能參與電力調(diào)頻在技術(shù)和安全方面都是可行的?！本┠芗瘓F安科環(huán)部主任梅東升對本報記者說。
然而，項目卻近乎幾度陷入僵局。最終國家能源局及華北能監(jiān)局等相關(guān)部門多次組織相關(guān)方召開協(xié)調(diào)會，最終促使各方于2012年7月達成項目合作協(xié)議。
據(jù)國家能源局市場監(jiān)管司人士向本報記者介紹，該司會同華北能監(jiān)局共同對多個已投運儲能調(diào)頻項目運行情況進行了調(diào)研，同時對國外相關(guān)情況進行了研究，重點研究了美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（FERC）發(fā)布的890法案和755法案相關(guān)內(nèi)容，分析了PJM調(diào)頻市場規(guī)則，并初步判斷儲能技術(shù)應用于電力輔助服務在技術(shù)上可行且有成功的國際經(jīng)驗，有助于提高電力系統(tǒng)運行效率的安全性，對解決可再生能源快速發(fā)展帶來的調(diào)頻壓力上升有一定幫助。
“一個2MW的儲能系統(tǒng)，體量比電廠的機組小得多。但儲能既不是發(fā)電系統(tǒng)，也不是用電設(shè)備，在現(xiàn)行的電力體制下，現(xiàn)有的政策法規(guī)對儲能如何進入電力系統(tǒng)都沒有明確說法?！蹦查H峰告訴記者，“我們希望通過試點項目能夠推動相關(guān)工作。”
一位長期關(guān)注此項目的國家電網(wǎng)華北電力調(diào)控分中心人士告訴本報記者，常規(guī)電源及抽水蓄能電站進入電力系統(tǒng)時，有可研、審批、建設(shè)、根據(jù)標準規(guī)程并網(wǎng)運行的成熟流程，同時還有配套的電價機制，因此可以作為獨立調(diào)度對象運行。而儲能系統(tǒng)不是傳統(tǒng)意義上的電源，本身不提供額外電力，只是能量的靈活吞吐與轉(zhuǎn)移，現(xiàn)階段缺乏專門的并網(wǎng)運行規(guī)范和電價機制，如果按常規(guī)電源對待，并網(wǎng)程序又不完全適用，因此很難作為獨立調(diào)度對象運行。
無論如何，石熱儲能調(diào)頻項目最終于2013年初開始土建，并于當年6月實現(xiàn)掛網(wǎng)，9月正式運行。
難免“折騰”但效果喜人
“儲能系統(tǒng)和石熱3號機組聯(lián)合調(diào)頻運行，兩者聯(lián)合調(diào)度需要避免劣勢，尋找最佳工況。除了試運行期間出現(xiàn)的水冷系統(tǒng)故障導致停運，停機之前儲能系統(tǒng)一直很穩(wěn)定，且無人值守，僅需定期巡檢。石熱本身對儲能系統(tǒng)無需調(diào)控，儲能可自動調(diào)控，但算法和程序邏輯需優(yōu)化到最佳?！笔療嵘a(chǎn)技術(shù)部副經(jīng)理郭永紅向本報記者介紹。
郭永紅進一步對記者說：“對此，在儲能設(shè)備投運之前，我們與高校聯(lián)合做了大量仿真計算和特性試驗。必須明確儲能故障對電力系統(tǒng)、發(fā)電機組、升壓變系統(tǒng)的影響，也必須了解系統(tǒng)故障對儲能的影響。所有電池和裝置設(shè)備選型都把安全性放在首要位置，而這一切都沒有可參照的標準、規(guī)程。”
據(jù)睿能世紀統(tǒng)計，石熱儲能項目投運以來，需要每天24小時不間斷運行，以滿足電網(wǎng)AGC（自動發(fā)電控制）調(diào)頻的要求，平均每兩分鐘左右就需要完成一次調(diào)節(jié)任務，充放電次數(shù)累計達到40萬次以上。儲能系統(tǒng)大部分時間運行在淺充淺放狀態(tài)，超過10%放電深度的調(diào)節(jié)任務僅占比1.5%，保障了儲能系統(tǒng)的運行壽命。儲能系統(tǒng)總體充放電效率達到85%以上，其中電池的充放電效率達到94%以上，變壓器、逆變器、線損、輔助供電的損耗約占10%左右。
此外，儲能系統(tǒng)可用率達到98%以上。從2014年4月到2015年3月的12個月時間內(nèi)，扣除計劃停運約47天時間，儲能系統(tǒng)故障停機時間共計5.01天，系統(tǒng)可用率達98.4%。
“以1.5兆瓦的調(diào)頻指令為例，常規(guī)機組要幾分鐘才能跟上，儲能的響應速度能達到秒級。”郭永紅對本報記者說，“一開始，電廠的運行人員對儲能系統(tǒng)并不‘感冒’，甚至持懷疑態(tài)度，但很顯然，和儲能系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)頻之后的機組性能讓所有人轉(zhuǎn)變了觀念?！?
“在石熱儲能調(diào)頻系統(tǒng)中，儲能系統(tǒng)從正2MW到負2MW的充放電轉(zhuǎn)換時間為2.5秒左右，其中電池的充放電轉(zhuǎn)換時間低于300毫秒，通訊延遲占2秒左右。足以滿足AGC調(diào)頻應用?！蹦查H峰介紹。
沒有輔助服務市場，好在有兩個細則
沒有電力市場、沒有調(diào)頻電價、沒有相關(guān)并網(wǎng)準入規(guī)程、沒有儲能電價，也就意味著儲能系統(tǒng)只能是電廠身后的“幕后英雄”。如前述華北電力調(diào)控分中心人士所言，電網(wǎng)“看不見”石熱3號機背后的儲能系統(tǒng)，只能看見3號機組的調(diào)頻性能有了大幅提升。
在現(xiàn)行體制下，原電監(jiān)會制定的“兩個細則”（《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理實施細則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務管理實施細則》），在很大程度上起到了輔助服務市場的作用，為未來新電改體制下的輔助服務市場建設(shè)，特別是為多元化輔助服務參與主體積累了實踐經(jīng)驗并奠定了基礎(chǔ)。
根據(jù)華北區(qū)域的“兩個細則”，并網(wǎng)發(fā)電廠要根據(jù)電力調(diào)度指令提供輔助服務，并執(zhí)行輔助服務考核和補償。其中，對發(fā)電機組提供AGC服務屬于有償輔助服務，按可用時間及AGC服務貢獻分別補償，這使得石熱儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)能夠從中獲得補償，電廠和睿能世紀共享收益。據(jù)牟镠峰透露，項目投運后5-6年能收回成本。
華北電網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)顯示，儲能系統(tǒng)的進入使石熱3號機組的調(diào)頻性能有了顯著提高，kp值（調(diào)節(jié)性能月度平均值）由3.6上升至4.6。在2014年4月石熱機組AGC調(diào)節(jié)性能優(yōu)化之后，3號機與儲能系統(tǒng)的配合效果大幅提升，穩(wěn)居華北電網(wǎng)區(qū)域調(diào)頻性能最優(yōu)地位，機組調(diào)頻收益最高日增5倍。
“在電監(jiān)會‘兩個細則’的試行階段，華北電網(wǎng)就成為全國首批試點。石景山熱電廠是20萬千瓦機組中第一個參與AGC調(diào)節(jié)性能考核的。華北電網(wǎng)排名前20名的機組，按照BLR模式（即按照電網(wǎng)實時潮流、周波、頻率調(diào)節(jié)運行，對機組性能要求更高）運行，而非BLO模式（按電網(wǎng)調(diào)度曲線運行），因而獲得更多的補償收益?！泵窎|升向記者介紹。
“‘兩個細則’是在國內(nèi)現(xiàn)有電力體制下推動電力輔助服務逐漸市場化的有效方式。從最近幾年的實施效果看，我國輔助服務市場建設(shè)取得了顯著成效，實現(xiàn)了輔助服務‘可計量、可監(jiān)管、可交易’。尤其是在京津唐電網(wǎng)AGC調(diào)頻服務市場，通過設(shè)計‘按效果’補償公式，引入AGC有償服務和初步市場競爭機制，2010年以來發(fā)電機組平均AGC調(diào)頻能力提高了80%以上，極大保障了區(qū)域供電質(zhì)量。雖然我國還沒有建立電力輔助服務市場，但目前在華北區(qū)域?qū)嵭械摹畠蓚€細則’在一定程度上與美國755法案中按照調(diào)頻效果付費的思路異曲同工?！眹夷茉淳质袌霰O(jiān)管司人士向本報記者介紹。
示范意義有多大？
在目前國內(nèi)沒有完整輔助服務市場的情況下，選擇在華北區(qū)域進行儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)試點的主要原因在于，依托華北的“兩個細則”可提供力度較大的補償，從而可確保高成本的儲能項目具備經(jīng)濟性。前述華北電力調(diào)控分中心人士進一步對本報記者分析：“一方面，相較于其他區(qū)域，華北的調(diào)頻資源比較少；另一方面，作為京津唐所在的華北區(qū)域，對電網(wǎng)安全要求相對較高，給予的考核補償力度也最大，這些都能促使發(fā)電機組優(yōu)化性能?！?
“石熱儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)是個案，依靠的是‘兩個細則’政策，但‘兩個細則’下的獎懲是發(fā)電集團‘左兜掏給右兜’，因此這個個案難以推廣。如果效仿石熱做法的電廠多了，都用儲能參與調(diào)頻，‘兩個細則’就失去了作用。只有建立真正的輔助服務市場，明確調(diào)頻電價之后，才真正具有推廣意義，但要在我國實現(xiàn)這一點太困難了。”中國電科院電工與新材料研究所所長來小康對本報記者說。
對此，梅東升也認為，目前儲能參與調(diào)頻僅在“兩個細則”下掙錢是難以持續(xù)的。“出于對新鮮事物的追求和石熱產(chǎn)生的示范效應，相信會有別的電廠效仿石熱。儲能脫離電廠，作為單獨的主體進入電力系統(tǒng)，從技術(shù)上不難實現(xiàn)，問題是誰來投資？如何結(jié)算電價？我國的電價機制和電網(wǎng)體制都和國外不同，并不是有需求就有投資，只能是摸著石頭過河。”梅東升說。
前述國家能源局市場監(jiān)管司人士認為，雖然當初在設(shè)計“兩個細則”時并沒有為儲能技術(shù)制定專門的條款，但客觀上為新技術(shù)的應用留出了空間。石熱電廠儲能試點項目證明了只要有技術(shù)優(yōu)勢和應用需要，新技術(shù)在現(xiàn)有的政策下就可能獲得發(fā)展空間，同時也證明了“兩個細則”設(shè)計的包容性、開放性和先進性。
對此，牟镠峰認為，在石熱試點項目中，儲能系統(tǒng)的定位是發(fā)電機組的附屬設(shè)備，很難充分發(fā)揮儲能技術(shù)的全部優(yōu)勢和潛力。風電的大規(guī)模并網(wǎng)使區(qū)域的火電機組更難滿足調(diào)頻要求，而儲能和火電機組綁定也不能最大化發(fā)揮儲能的作用?！斑@不是技術(shù)問題，而是市場條件。此外，除了明確合法身份以外，還應推動儲能在電網(wǎng)側(cè)的應用還面臨技術(shù)、標準和規(guī)范、審批流程等方面的障礙”。
“儲能單獨進入電力系統(tǒng)，需要國家能源局的審批并網(wǎng)準入，需要發(fā)改委定價，還需要運行局確認利用小時數(shù)。然而，儲能不是發(fā)電資產(chǎn)，只是需要的時候按照電網(wǎng)指令隨機運行。因此應開展儲能單獨被電網(wǎng)調(diào)度的試點，考察其穩(wěn)定可靠性及經(jīng)濟成本是否能收回。只有推動針對性的政策，給予儲能合法身份，才能打通儲能系統(tǒng)在發(fā)電、輸配、需求側(cè)的應用，還可以進一步集合用戶做‘虛擬電廠’等。”牟镠峰進一步說。
以美國為例，美國從2000年初就開始重視儲能，并著手進行了7年的跟蹤研究，發(fā)現(xiàn)儲能參與調(diào)頻的效率是火電機組的27倍。隨后，美國通過2007年的“890法案”要求區(qū)域電力市場允許儲能等非傳統(tǒng)發(fā)電電源提供AGC調(diào)頻服務；2011年推出的“755法案”解決了儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)AGC調(diào)頻的合理回報問題；2013年7月，“784法案”進一步解決了儲能的身份問題，并增強了輔助服務市場的競爭力和透明度；2013年11月，“792法案”為儲能開設(shè)了快速并網(wǎng)審批通道，進一步掃清了儲能系統(tǒng)的并網(wǎng)障礙。
而來小康卻認為，我國的儲能行業(yè)現(xiàn)階段還處于培育階段，技術(shù)還有待進一步突破，應以科研當先，在相應的數(shù)據(jù)支撐不完全的情況下，現(xiàn)在確定政策、補貼、商業(yè)模式等條件還不完全成熟。
“張北風光儲示范項目完成了技術(shù)上的示范，實現(xiàn)了儲能參與電力體統(tǒng)的各項功能，說石熱儲能電力調(diào)頻系統(tǒng)是儲能商業(yè)模式的雛形為時尚早。就拿儲能電池來說，從實驗室物理性質(zhì)定性到批量化生產(chǎn)要八年的時間，抽水蓄能電站作為一種運行多年的儲能形式，積累了很多數(shù)據(jù)，但電價機制仍處于探索階段。目前，我國對儲能電池的評價還是空白，而電池儲能有壽命周期，和傳統(tǒng)電力設(shè)備壽命的概念不同?？梢栽陔娫磦?cè)、負荷側(cè)都多做一些試點，明確電池的壽命衰減情況、安全隱患、運行維護情況、積累數(shù)據(jù)、厘清紛繁數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性，讓試點和政策相互促進，為今后提議調(diào)頻電價做數(shù)據(jù)支撐。”來小康對本報記者說。
寄希望于電改？
中發(fā)9號文提出 ，要建立輔助服務分擔共享新機制。適應電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓和用戶可中斷負荷等輔助服務新要求，完善并網(wǎng)發(fā)電企業(yè)輔助服務考核新機制和補償機制。根據(jù)電網(wǎng)可靠性和服務質(zhì)量，按照“誰受益、誰承擔”的原則，建立用戶參與的服務分擔共享機制。
在此背景下，儲能有怎樣的發(fā)展空間？牟镠峰認為，新政突破了原有的輔助服務補償和分攤都在發(fā)電企業(yè)內(nèi)部流通的局限性，“誰受益、誰承擔”體現(xiàn)了電力市場以“公平”為基礎(chǔ)的精神。在我國電網(wǎng)運行狀況日趨復雜，電力用戶的電能質(zhì)量和供電可靠性要求日趨提升的背景下，輔助服務市場必然需要更多、更優(yōu)質(zhì)的輔助服務提供主體，在新政逐步解決輔助服務補償資金來源的根本問題后，勢必會有更多元、更先進的技術(shù)進入市場，進而在提升市場運行效率的同時，有效保障電網(wǎng)的安全運行。
根據(jù)目前的公開報道，國內(nèi)只有睿能公司在開展此項業(yè)務，預計未來更多的公司將關(guān)注儲能產(chǎn)業(yè)，挖掘某些細分應用領(lǐng)域，實現(xiàn)真正的商業(yè)化，而不僅限于政府扶持的項目。
前述華北電力調(diào)控分中心人士也認為，目前國內(nèi)儲能系統(tǒng)沒有實現(xiàn)單獨參與電網(wǎng)調(diào)度，還沒有這方面的數(shù)據(jù)來說明儲能參與輔助服務的作用?！爱斎唬绻麅δ苣軌蚩朔为毑⒕W(wǎng)困難，作為獨立調(diào)度對象進入電力系統(tǒng)中參與調(diào)頻的話，相較于常規(guī)發(fā)電機組，其響應調(diào)頻指令的速度一定是最快的。這無疑對電網(wǎng)安全運行是有好處的，但如何平衡儲能系統(tǒng)與其他常規(guī)機組之間的利益、如何完善輔助服務考核補償細則，還需要在監(jiān)管機構(gòu)指導下進行科學合理的設(shè)計?！?
對此，國家能源局市場監(jiān)管司人士指出，輔助服務市場是電力市場體系的重要組成部分，未來包括調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、可中斷負荷等品種在內(nèi)的輔助服務都將在“誰受益、誰承擔”的原則下，實現(xiàn)合理的價值體現(xiàn)?！皟δ芗夹g(shù)可以在電力的發(fā)、輸、配、用這幾個環(huán)節(jié)發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、容量調(diào)節(jié)、備用等作用，是構(gòu)建未來智能、綠色電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。全球范圍內(nèi)的儲能技術(shù)還在快速發(fā)展，成本不斷降低，可靠性不斷提高，我們相信未來儲能技術(shù)將在我國電力系統(tǒng)中獲得廣泛的應用空間?！?
“我們將結(jié)合2015年輔助服務補償機制建設(shè)工作，在具備條件的地區(qū)探索研究推進儲能技術(shù)參與輔助服務試點工作，并在條件成熟的地區(qū)，通過完善‘兩個細則’相關(guān)條款，嘗試將儲能服務列入輔助服務項目中。”上述國家能源局市場監(jiān)管司人士進一步對本報記者表示?！ ?
牟镠峰認為，儲能是可調(diào)設(shè)備，不是單純的發(fā)電設(shè)備，不能按發(fā)電設(shè)備的繁瑣準入流程審批并網(wǎng)。儲能更像一個耗能設(shè)備，可以將其視為一個大用戶，進行凈電量結(jié)算，即吸納的電與發(fā)出的電相減，這部分電量按大用戶電價向電網(wǎng)繳費。“當然，這需要進一步論證。所有人都認為現(xiàn)階段儲能成本太高，不具備商業(yè)價值。我相信3-5年之內(nèi)，它的成本將能和抽水蓄能電站相當，并省去抽蓄電站移民、占地、建設(shè)等問題?！?
“儲能參與調(diào)頻能夠提高電能頻率質(zhì)量，提高電網(wǎng)運行安全水平。電網(wǎng)側(cè)將在政策允許的范圍內(nèi)，從調(diào)節(jié)實驗、控制策略、評價指標等方面做好研究工作，為儲能獨立參與電力系統(tǒng)運行做好技術(shù)儲備，待未來內(nèi)外部條件具備時，盡快地實現(xiàn)儲能安全并網(wǎng)運行，并最大程度地發(fā)揮好儲能的獨特作用?！鼻笆鋈A北電力調(diào)控分中心人士對本報記者說。
“未來，市場監(jiān)管司一方面將積極支持包括儲能技術(shù)在內(nèi)的各種先進技術(shù)穩(wěn)妥進入電力輔助服務領(lǐng)域，促進電力系統(tǒng)安全性、可靠性的提高。另一方面，我們也將在電力交易市場化建設(shè)工作的總體框架下，設(shè)計合理的輔助服務補償機制，促進參與電力輔助服務的主體、技術(shù)和商業(yè)模式的多元化，提升市場活力和電力系統(tǒng)運行效率。”上述國家能源局市場監(jiān)管司人士告訴本報記者。
