电化学储能在电力调频系统中的应用一、发展背景随着中国风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题，火电机组不仅随着中国北方风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题。火电机组不仅承载电网的基本调峰负荷的重任，更需在调峰和调频方面的电力市场辅助服务中具有一定的竞争力，同时也需权衡机组长期运行安全性和整体稳定性的需求。2009年1月，国家电监会印发了《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》和《发电厂并网运行管理规定》（简称“两个细则”），要求各地电监局和省电监办结合本区特点,依照电监会两个文件精神，制定本区域的并网发电厂辅助服务和运行管理实施细则。华北电监局及时制定了《华北区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》，并在并网协议中规定对发电机组提供的辅助服务按效果进行处罚和奖励。2014年4月，国家能源局召开了“辅助服务补偿机制深度试点工作启动会”，明确储能为试点工作内容。2016年6月，国家能源局发布《国家能源局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》(国能监管［2016］164号)。上述政策不仅对不满足一次调频和二次调频等要求的机组执行相应的处罚，对提供较多较好辅助服务的机组也有一定的补偿，实质上已经建立了初步的发电辅助服务市场机制。提高机组运行质量、增强机组调频能力、减少考核处罚、争取辅助服务收益已经成为发电企业一个新型盈利方向。电网电源结构以大型火电机组为主，ACE调频电源几乎全部为火电机组，优质调频电源稀缺。因火电机组ACE调频能力较弱，故电网整体ACE调频能力有限。同时，随着风电、光伏等新能源电站的大量建设和入网，风电穿透率不断提高，风电和光伏等具有间歇性、不可控性，新能源的大规模并网将显著增加电网的ACE调频需求，特别是在冬季风电大发时期，由于大量火电机组进入供热期运行，使得电网的调频能力进一步下降，进而将对风电的开发利用形成严重制约，电力系统运行安全存在潜在隐患。此外，大量的火电机组长期承担繁重的ACE调频任务，造成了发电煤耗增高、设备磨损严重，机组排放超标等一系列负面影响。目前，一些储能技术开始逐步成规模的进入调频市场，在过去的10年内，全球范围内各种新型储能技术和产品获得了突破，在储能产品的使用寿命、功率和容量、系统可靠性等方面都有了长足的发展，已经完全能够满足电网的需求。1/5二、电化学储能调频的优势图1：火电调频存在的问题图2：火储调频的优势电化学储能由于调频速度快，容量可调，因此成为非常好的调频资源。根据California电力市场的电源特点，平均来看，储能调频效果是水电机组的1.7倍，燃气机组的2.5倍，燃煤机组的20倍以上。实际应用中，投入前K2和K3的平均值分别在1.4和1.5左右，投入后上升到1.5和1.6左右，Kp值从2.98上升到3.2左右，后期通过进一步优化使得Kp值提升到接近5，体现了储能在调频方面具有非常优越的性能。总体而言，储能在调解精度、调解速率上与传统燃煤、燃气机组调解方式相比，调解性能大大优于后者，可使整个区域电网的调频容量明显下降，电网调频效率显著上升。电力行业已开始逐步接受并认可储能提供调频的优势及效果，其作为一种有效的辅助调频电2/5源有望成为趋势。三、系统组成储能调频系统由储能蓄电池、双向功率逆变装置（PCS），以及储能控制系统构成。储能系统的主要设备布置在集装箱内，并设置独立的上位机（兼具操作站/历史站功能），与电厂DCS操作员站或工程师站放在同一区域，以便于运行人员操作和监视。图2：储能调频系统的主要设备四、运行原理独立储能电站调频在技术上可行，但目前还需要解决并网、结算等多方面问题，与火电联合调频是把储能作为火电厂一部分，不用修改电网调度规则，不用单独为其制定一套办法和准则。储能系统总控单元的控制器，通讯卡件，IO卡件，控制电源等集成...
