中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月10-11日，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院、南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院聯(lián)合100余家機(jī)構(gòu)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(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)在深圳召開。此次大會(huì)主題是“綠色、經(jīng)濟(jì)、安全、發(fā)展”。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的600余家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)，1317位嘉賓參加了本屆大會(huì)。
11日上午，深圳市科陸電子科技股份有限公司技術(shù)專家郭鴻受邀在“新能源動(dòng)力系統(tǒng)控制技術(shù)專場(chǎng)”分享了主題報(bào)告，主題為《儲(chǔ)能調(diào)頻電站發(fā)展趨勢(shì)》。
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(gè)機(jī)會(huì)，來跟大家談一談儲(chǔ)能調(diào)頻的事情。
大家都知道，我們儲(chǔ)能產(chǎn)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(shí)現(xiàn)自己的核心價(jià)值，為電網(wǎng)的穩(wěn)定帶來自己的貢獻(xiàn)。過去我們一談儲(chǔ)能，都是做峰谷套利。如果只有峰谷套利這一種模式，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)是不能健康發(fā)展的。
今天我談的是儲(chǔ)能的調(diào)頻，我從三個(gè)方面來講：一是新能源對(duì)電網(wǎng)頻率的擾動(dòng)；二是一次調(diào)頻的儲(chǔ)能電站；三是談二次調(diào)頻儲(chǔ)能電站。
左邊是新能源，右邊是用電負(fù)荷，它們?cè)诠β噬蠎?yīng)該是實(shí)時(shí)平衡的，這一點(diǎn)是能量守恒的原理來決定的。如果它平衡了，電網(wǎng)是什么樣的標(biāo)志呢？就是50赫茲，表示功率在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)是平衡的。如果這個(gè)功率不平衡，一定會(huì)表現(xiàn)出頻率的波動(dòng)，所以調(diào)度的工作就是圍繞著這個(gè)頻率波動(dòng)來進(jìn)行的。實(shí)際運(yùn)行中，這個(gè)功率是很難平衡的，新能源是波動(dòng)的，用電負(fù)荷是波動(dòng)的，怎么維持呢？一定要有可以調(diào)節(jié)電源的能力。過去我們是靠抽水蓄能或者火電機(jī)組的靈活性改造來實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)在發(fā)展的是新型儲(chǔ)能，未來還可能有虛擬電廠。這些調(diào)節(jié)電源全部放進(jìn)來，就是天平兩側(cè)的砝碼，就是用來調(diào)整新能源和用電負(fù)荷之間的平衡的。
如果頻率超過了限制，它會(huì)發(fā)生什么問題呢？一個(gè)是電壓雪崩，一個(gè)是頻率雪崩，電網(wǎng)就要發(fā)生瓦解了，就會(huì)大規(guī)模的停電。按照我們國家的標(biāo)準(zhǔn)，我國的頻率是50赫茲正負(fù)0.2赫茲，在這個(gè)范圍是不用調(diào)節(jié)的，如果超過了這個(gè)范圍，就一定要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
這是大慶國家光儲(chǔ)實(shí)證中心今年發(fā)布的數(shù)據(jù)。這是一個(gè)光伏的母線，它對(duì)光伏母線的頻率進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，這是監(jiān)測(cè)的結(jié)果。這個(gè)監(jiān)測(cè)的結(jié)果表明頻率有很多的波動(dòng)點(diǎn)，它不完全是在50赫茲正負(fù)0.2范圍內(nèi)，波動(dòng)是比較大的，這就是實(shí)際情況。
未來新能源占主導(dǎo)的時(shí)候，特別是新能源達(dá)到60%甚至80%以上的時(shí)候，頻率的擾動(dòng)就會(huì)更大了，對(duì)頻率的調(diào)節(jié)就是一種剛性的需求。今天全國新能源發(fā)電量已經(jīng)超過了10%，這個(gè)問題今后會(huì)逐步顯現(xiàn)出來。
我們從這個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告里面再看看，一共是五個(gè)月的監(jiān)測(cè)時(shí)間，這里面頻率的超差達(dá)到了3638次，平均每天24次。如果我們用儲(chǔ)能來調(diào)節(jié)，每天至少要調(diào)節(jié)24次。如果每3次把這個(gè)儲(chǔ)能電站能量用光一遍的話，那么每天是不是要跑8個(gè)循環(huán)？過去我們一充一放或者兩充兩放，一天就跑2個(gè)循環(huán)，儲(chǔ)能站如果要用來調(diào)頻，是不是至少每天要有8個(gè)循環(huán)？所以這和原來的設(shè)計(jì)完全不一樣，對(duì)于充放電倍率要求非常高，因?yàn)樗饔玫臅r(shí)間不長。實(shí)證中心測(cè)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(fù)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(diào)頻的壓力就會(huì)更大。
調(diào)頻有多少種形式，電網(wǎng)的調(diào)頻分為一次調(diào)頻和二次調(diào)頻兩種。一次調(diào)頻是自主的，頻率超差了以后，由各種各樣的設(shè)備自身來做調(diào)節(jié)，這個(gè)調(diào)節(jié)與電網(wǎng)的指令、電網(wǎng)的調(diào)度無關(guān)，不需要通過電網(wǎng)的調(diào)度指令告訴你調(diào)，它監(jiān)測(cè)到頻率超差了以后馬上就調(diào)。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(diào)頻是一件很重要的事情，怎么樣盈利？調(diào)度不給指令，怎么賺錢？儲(chǔ)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(diào)頻簡單說，對(duì)于儲(chǔ)能就是AGC自動(dòng)發(fā)電控制，對(duì)于虛擬電廠就是APC自動(dòng)功率控制。我們現(xiàn)在的火電機(jī)組在做AGC，它是二次調(diào)頻，儲(chǔ)能去輔助火電機(jī)組就是提高它的調(diào)節(jié)性能，調(diào)節(jié)的主體是火電機(jī)組，儲(chǔ)能是做的是輔助工作。今后的儲(chǔ)能可能會(huì)獨(dú)立參與AGC，也就是說獨(dú)立地做二次調(diào)頻。
第二部分講一下一次調(diào)頻儲(chǔ)能電站。這是我們最新的《并網(wǎng)電源一次調(diào)頻技術(shù)規(guī)定和實(shí)驗(yàn)導(dǎo)則》， 2021年頒布的，標(biāo)準(zhǔn)明確要求儲(chǔ)能要具有一次調(diào)頻的能力，把一次調(diào)頻設(shè)置在0.03赫茲到0.05赫茲區(qū)間。對(duì)調(diào)差率也有要求，調(diào)差率不能超過3%，是0.5%到3%之間。另外它對(duì)功率也有一定要求，至少要達(dá)到20%以上。請(qǐng)大家記住這個(gè)數(shù)據(jù)，因?yàn)樽詈竽銜?huì)發(fā)現(xiàn)，文件會(huì)有不同的規(guī)定，這是一個(gè)基本條件，就是有功功率不能低于20%。調(diào)節(jié)時(shí)間是多長呢？火電機(jī)組一般是15秒，氣電機(jī)組也差不多15秒，最長也不會(huì)超過20秒，有些省規(guī)定一次調(diào)頻的時(shí)間是20秒，南方區(qū)域規(guī)定是4秒鐘，調(diào)的時(shí)間長了不會(huì)計(jì)量，也意義不大。這是南方區(qū)域的兩個(gè)細(xì)則，這兩個(gè)細(xì)則是從今年1月1日起執(zhí)行的，對(duì)儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)有詳細(xì)的規(guī)定，所以我們應(yīng)該認(rèn)真地去研究一下《兩個(gè)細(xì)則》。
《兩個(gè)細(xì)則》對(duì)于獨(dú)立儲(chǔ)能電站的一次調(diào)頻能力也做了詳細(xì)規(guī)定，控制死區(qū)的要求是0.033，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)放寬了一點(diǎn)，儲(chǔ)能的頻率監(jiān)測(cè)，精度至少要能做到0.01赫茲。對(duì)于調(diào)差率要求和標(biāo)準(zhǔn)一樣，響應(yīng)時(shí)間不能大于1秒，整個(gè)調(diào)節(jié)時(shí)間不大于4秒。這是南方區(qū)域《兩個(gè)細(xì)則》的要求，實(shí)際調(diào)節(jié)積分量低于30%就不能并網(wǎng)了，南方區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)要求是大于30%，一個(gè)是實(shí)際的調(diào)節(jié)積分量，一個(gè)理論的積分量，兩個(gè)一比較，如果低于30%是不能并網(wǎng)的。如果小于70%，是沒有補(bǔ)貼的，錢是拿不到的。超過了70%，在100%之間，就是補(bǔ)貼的區(qū)間，紅色的數(shù)字是你拿到錢的地方，這個(gè)應(yīng)該比較清楚了。
現(xiàn)在的問題是什么呢？第一個(gè)是理論動(dòng)作積分量怎么計(jì)算？有沒有模型給到大家？還不是很規(guī)范。
第二個(gè)是動(dòng)作的積分量怎么計(jì)算的，是通過調(diào)度的數(shù)據(jù)計(jì)算還是通過法制計(jì)量的裝置來計(jì)算？現(xiàn)在沒有法制計(jì)量的裝置，今后要解決這個(gè)問題。一次調(diào)頻儲(chǔ)能電站是必然會(huì)出現(xiàn)的，新能源要發(fā)展，一次調(diào)頻儲(chǔ)能電站一定會(huì)出現(xiàn)。
按照南方區(qū)域《兩個(gè)細(xì)則》的規(guī)定，一次調(diào)頻要給多少錢，是不是很關(guān)鍵？超過70%的30%的部分功率，支撐時(shí)間4秒鐘，這是很值錢的。這是輔助服務(wù)給到的公式，這個(gè)公式如果要計(jì)算就是這個(gè)樣子。（見PPT）一次調(diào)頻積分電量為頻率超差后4秒時(shí)間內(nèi)的功率積分電量，大頻差擾動(dòng)和小頻差擾動(dòng)分開計(jì)量。小頻差擾動(dòng)，貢獻(xiàn)一度電大約是75塊錢，這是南方區(qū)域的輔助服務(wù)細(xì)則里規(guī)定的，大家可以去查一下。
大頻差擾動(dòng)，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)是什么？這是它的計(jì)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(gè)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(gè)問號(hào)。如果要做一次調(diào)頻，盈利模式是非常容易建立的，只要有了法制計(jì)量，把標(biāo)準(zhǔn)定下來，一次調(diào)頻的儲(chǔ)能電站就容易建立，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)消納新能源的核心價(jià)值。這樣對(duì)于儲(chǔ)能、對(duì)于電網(wǎng)、對(duì)于整個(gè)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(wù)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，單位是每兆瓦時(shí)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(shí)，一個(gè)兆瓦時(shí)是1000度電，1000度電是15萬塊錢，轉(zhuǎn)換成一度電是多少錢？再乘10，大頻差擾動(dòng)要乘10倍。結(jié)合前面大慶國家光伏儲(chǔ)能實(shí)證中心的數(shù)據(jù)，可以看到每天的大頻差擾動(dòng)有多少次，是不是20多次？這就是賺錢的機(jī)會(huì)。
目前光伏發(fā)電在西北一些省份，出現(xiàn)了快頻響應(yīng)的儲(chǔ)能，把以前的儲(chǔ)能站改造成快頻響應(yīng)，換一個(gè)說法就是一次調(diào)頻，快頻響應(yīng)就是一次調(diào)頻，這兩個(gè)概念完全相等，沒有約等于。所以未來將出現(xiàn)一次調(diào)頻的儲(chǔ)能電站，這是我今天的觀點(diǎn)。
什么樣的儲(chǔ)能電站才能夠充當(dāng)一次調(diào)頻的角色呢？它是用鋰電還是鈉離子電池，還是超級(jí)電容，還是鈦酸鋰或者飛輪儲(chǔ)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(diào)頻的儲(chǔ)能電站。二次調(diào)頻只有兩種模式，第一個(gè)是AGC，第二個(gè)是APC，唯一的差別就是調(diào)度曲線，給5分鐘一個(gè)點(diǎn)，就是288點(diǎn)的調(diào)度曲線； 15分鐘給一個(gè)點(diǎn)，就是96點(diǎn)的曲線。我們還是要談錢，不談錢儲(chǔ)能沒有辦法發(fā)展。調(diào)節(jié)容量的補(bǔ)償費(fèi)用是多少？等于調(diào)節(jié)容量服務(wù)的供應(yīng)量乘以補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，就是每兆瓦時(shí)多少錢，這里各種各樣的計(jì)算都有，不一一跟大家講了。
第一個(gè)是容量費(fèi)用，第二個(gè)是電量的費(fèi)用，這兩個(gè)費(fèi)用的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)不一樣。
現(xiàn)在我們看到的火電機(jī)組AGC，在費(fèi)用計(jì)算出來以后，還要乘考核的系數(shù)，這個(gè)系數(shù)就是Kp系數(shù)，如果這個(gè)系數(shù)是1，火電機(jī)組原來拿出了多少錢就拿回多少錢，如果這個(gè)系數(shù)是3，那么就要在原來的基礎(chǔ)上翻3倍。如果這個(gè)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(gè)Kp系數(shù)是哪些指標(biāo)的反映呢？第一個(gè)是調(diào)節(jié)的速率，第二個(gè)是響應(yīng)的時(shí)間，第三調(diào)節(jié)的精度，二次調(diào)頻這個(gè)事情做完了，得到的錢還要跟這個(gè)系數(shù)相乘。由于火電機(jī)組的調(diào)節(jié)性能不可能直上直下調(diào)節(jié)，它是有一個(gè)過渡過程的，所以它的響應(yīng)時(shí)間、調(diào)節(jié)速率等受到比較大的影響，就要用這個(gè)儲(chǔ)能來輔助它完成。每個(gè)地方的Kp系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的。AGC的調(diào)頻收益=容量收益×Kp。
這是南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心文件，它把K1取值由3調(diào)整為5，K2最大值為1，K3為1，是這樣一個(gè)計(jì)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(gè)省區(qū)對(duì)于二次調(diào)頻服務(wù)的收益計(jì)算方法不太一樣，有的是K1×K2×K3，每個(gè)得2分，乘起來就是8了，發(fā)現(xiàn)多了就給開根號(hào)，那就小于3了。現(xiàn)在就是不斷地改，修改是電力市場(chǎng)完善的過程，它需要一個(gè)合理的區(qū)間，對(duì)大家都有利的局面。因?yàn)檫@個(gè)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(diào)頻的項(xiàng)目，這個(gè)項(xiàng)目在儲(chǔ)能行業(yè)里面是屬于國家發(fā)改委能源局八個(gè)跟蹤項(xiàng)目之一，到現(xiàn)在已經(jīng)正好運(yùn)行了4年時(shí)間，投資將近一個(gè)億，整個(gè)收益不到3個(gè)億。不是儲(chǔ)能不賺錢，是儲(chǔ)能要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的核心價(jià)值，實(shí)現(xiàn)新能源消納的核心價(jià)值，才能找到盈利點(diǎn)。它是按照機(jī)組的3%配置儲(chǔ)能功能功率，機(jī)組1000兆瓦，3%就是30兆瓦，電池的能量按照0.5小時(shí)來配置，也就是15兆瓦時(shí)。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(shí)，是不是等于它的等效循環(huán)壽命？將近8000次，這是法制計(jì)量得到的數(shù)據(jù)。
然后怎么看它的轉(zhuǎn)化效率呢？也很簡單，就是把這個(gè)放電量除以充電量，就是85.9%，這是綜合轉(zhuǎn)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(diào)頻的儲(chǔ)能電站，時(shí)間關(guān)系不一一介紹了。
謝謝大家！
【責(zé)任編輯：周曉晴】
