編者按
電化學(xué)儲(chǔ)能作為一種靈活性調(diào)節(jié)資源，可為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)，提升電網(wǎng)正常運(yùn)行方式下的調(diào)節(jié)能力，并作為應(yīng)急電源，確保故障和異常工況下電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，也可以與化石能源、非化石能源聯(lián)合運(yùn)行，提高火電、核電機(jī)組利用率，促進(jìn)新能源消納與高效利用水平，或用于用戶側(cè)需求側(cè)響應(yīng)，發(fā)揮削峰填谷作用，達(dá)到供需平衡。憑借其優(yōu)異的調(diào)節(jié)性能，電化學(xué)儲(chǔ)能在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、推動(dòng)能源清潔低碳安全高效利用、構(gòu)建多元化清潔能源供應(yīng)體系中，有望扮演重要角色。儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)的研究取得了一些成果。
《中國(guó)電力》2023年第1期刊發(fā)了宋少群等人撰寫的《電化學(xué)儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)的貢獻(xiàn)評(píng)估方法》一文。文章提出一種電化學(xué)儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)的評(píng)估方法，將區(qū)域控制偏差作為反映儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用的影響變量，建立“儲(chǔ)能電站調(diào)頻功率”與“區(qū)域控制偏差”間的關(guān)聯(lián)性，得到儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用對(duì)區(qū)域控制偏差的作用值，進(jìn)而構(gòu)建衡量?jī)?chǔ)能電站調(diào)頻作用對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)程度的指標(biāo)。運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)程度指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布情況，總結(jié)其規(guī)律。依據(jù)儲(chǔ)能電站對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻實(shí)際貢獻(xiàn)程度來確定補(bǔ)償，既能保證調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)平穩(wěn)運(yùn)行，又能客觀準(zhǔn)確衡量?jī)?chǔ)能電站調(diào)頻貢獻(xiàn)，促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。
摘要
電化學(xué)儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)、秒級(jí)響應(yīng)聯(lián)絡(luò)線功率偏差，而衡量聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制的指標(biāo)CPS1和CPS2是由分鐘級(jí)的聯(lián)絡(luò)線偏差電量累計(jì)值計(jì)算得到的，難以客觀評(píng)價(jià)儲(chǔ)能對(duì)調(diào)頻的貢獻(xiàn)。為此，提出了一種電化學(xué)儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)的貢獻(xiàn)評(píng)估方法。該方法將區(qū)域控制偏差作為反映儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用的影響變量，通過建立“儲(chǔ)能電站調(diào)頻功率”與“區(qū)域控制偏差A(yù)CE”間的關(guān)聯(lián)性，得到儲(chǔ)能調(diào)頻對(duì)區(qū)域控制偏差的作用值，進(jìn)而構(gòu)建衡量?jī)?chǔ)能對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻貢獻(xiàn)程度的指標(biāo)；基于置信水平，分析儲(chǔ)能對(duì)調(diào)頻貢獻(xiàn)程度指標(biāo)的分布情況，確定儲(chǔ)能在調(diào)頻市場(chǎng)的貢獻(xiàn)及經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)某省級(jí)電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算的結(jié)果表明，該方法能準(zhǔn)確衡量?jī)?chǔ)能的調(diào)頻貢獻(xiàn)，為科學(xué)合理地制定儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)機(jī)制提供依據(jù)。
1 國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)情況
1.1 國(guó)外相關(guān)政策和實(shí)踐
1.1.1 美國(guó)儲(chǔ)能調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)
美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）通過一系列法令，確立了儲(chǔ)能的市場(chǎng)主體定位，針對(duì)儲(chǔ)能設(shè)計(jì)了相應(yīng)報(bào)價(jià)、出清、結(jié)算和監(jiān)管機(jī)制，完善了輔助服務(wù)市場(chǎng)相應(yīng)規(guī)則，推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)在美國(guó)電力系統(tǒng)中的規(guī)?；瘧?yīng)用。
其中，調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)是儲(chǔ)能在美國(guó)電網(wǎng)中應(yīng)用最大的市場(chǎng)。以2018年為例，儲(chǔ)能提供了美國(guó)PJM市場(chǎng)平均27%的調(diào)頻服務(wù)，最高時(shí)可提供47%的調(diào)頻服務(wù)?？紤]到儲(chǔ)能與傳統(tǒng)調(diào)頻電源調(diào)節(jié)性能的差異，美國(guó)FERC發(fā)布的755號(hào)命令中要求各區(qū)域輸電組織（RTO）與獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)（ISO）在調(diào)頻市場(chǎng)中引入計(jì)及調(diào)頻效果的補(bǔ)償機(jī)制。
各ISO為儲(chǔ)能參與市場(chǎng)做出了各種機(jī)制探索。以美國(guó)賓州-新澤西-馬里蘭電力市場(chǎng)（PJM）和加州電力市場(chǎng)（CAISO）為例，PJM與CAISO均采用調(diào)頻市場(chǎng)與電能量市場(chǎng)聯(lián)合出清方式，以總購(gòu)電成本最小對(duì)調(diào)頻容量需求與電能量需求進(jìn)行統(tǒng)一優(yōu)化，但二者出清模型與價(jià)格機(jī)制存在一定差異，詳見表1。PJM的實(shí)時(shí)出清市場(chǎng)中，調(diào)頻容量?jī)r(jià)格為調(diào)頻市場(chǎng)出清價(jià)格（邊際價(jià)格）減去里程價(jià)格（被調(diào)資源的邊際里程報(bào)價(jià)）。
表1 儲(chǔ)能參與美國(guó)PJM、CAISO市場(chǎng)方式
Table 1 Energy storage participation mode in the PJM and CAISO market in the USA
美國(guó)的大多數(shù)電力市場(chǎng)的RTO/ISO在調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)的補(bǔ)償機(jī)制中已經(jīng)引入調(diào)頻性能指標(biāo)，例如PJM市場(chǎng)引入了較為嚴(yán)格的調(diào)頻性能考核方法，各類資源在PJM市場(chǎng)中獲得的調(diào)頻容量收益與調(diào)頻補(bǔ)償收益都與調(diào)頻性能指標(biāo)掛鉤，通過該指標(biāo)的設(shè)立很大程度上區(qū)分了調(diào)頻服務(wù)的質(zhì)量，有利于激勵(lì)供應(yīng)商提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。相對(duì)而言，CAISO市場(chǎng)只在調(diào)頻里程收益中考慮調(diào)頻性能指標(biāo)，調(diào)頻性能高的儲(chǔ)能電站優(yōu)勢(shì)并不明顯。
1.1.2 英國(guó)儲(chǔ)能調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)
在英國(guó)市場(chǎng)，儲(chǔ)能可以通過多種方式獲利。儲(chǔ)能可以參與電力現(xiàn)貨市場(chǎng)，或是在場(chǎng)外簽署中長(zhǎng)期購(gòu)售電協(xié)議，也可以通過平衡服務(wù)市場(chǎng)為電網(wǎng)提供調(diào)頻、備用、功率支撐和黑啟動(dòng)等多種輔助服務(wù)。在服務(wù)內(nèi)容互不沖突情況下，儲(chǔ)能可以參與所有符合準(zhǔn)入門檻的輔助服務(wù)產(chǎn)品，其收益為參與的各輔助服務(wù)收益之和。
現(xiàn)階段，各類頻率響應(yīng)產(chǎn)品已成為英國(guó)儲(chǔ)能電站獲取收益的主要來源，包括強(qiáng)制頻率響應(yīng)、固定頻率響應(yīng)、動(dòng)態(tài)高低頻服務(wù)、靜態(tài)低頻服務(wù)和動(dòng)態(tài)遏制。調(diào)頻補(bǔ)償僅基于調(diào)頻容量和時(shí)間的可用性費(fèi)用（相當(dāng)于容量補(bǔ)償），不計(jì)算調(diào)頻里程，也不考慮性能指標(biāo)。
1.2 國(guó)內(nèi)相關(guān)政策和實(shí)踐
電化學(xué)儲(chǔ)能作為新型電力系統(tǒng)與 “互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源的重要組成部分，憑借其響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)速率快、調(diào)節(jié)精度高的運(yùn)行特性，在調(diào)峰、調(diào)頻、快速爬坡等環(huán)節(jié)起到了重要作用，且應(yīng)用范圍有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)。近年來，隨著中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)不斷成熟、成本逐漸降低、商業(yè)化模式日益清晰，其裝機(jī)容量還在高速增長(zhǎng)。截至2020年底，中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)3.27 GW，全年新增裝機(jī)1.56 GW，同步增長(zhǎng)145%。2021年3月，中央提出加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，儲(chǔ)能作為支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，國(guó)家出臺(tái)儲(chǔ)能相關(guān)政策，多個(gè)區(qū)域及省份也相繼出臺(tái)了獨(dú)立儲(chǔ)能作為市場(chǎng)主體參與輔助服務(wù)的相關(guān)政策。
相比于燃煤機(jī)組、水電機(jī)組等傳統(tǒng)調(diào)頻資源，電化學(xué)儲(chǔ)能因其響應(yīng)速度與調(diào)節(jié)速度的優(yōu)勢(shì)，提供調(diào)頻輔助服務(wù)的效果明顯較好，在部分市場(chǎng)中其調(diào)頻效果能達(dá)到傳統(tǒng)調(diào)頻機(jī)組的20倍以上。電化學(xué)儲(chǔ)能作為重要的靈活性資源，憑借快速的響應(yīng)和靈活的布置方式率先在自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）調(diào)頻領(lǐng)域取得商業(yè)化突破，其應(yīng)用從山西、蒙西、京津唐、廣東正在向江蘇、浙江等地?cái)U(kuò)展。表2為各?。ǖ貐^(qū)）儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)相關(guān)政策。
表2 各省（地區(qū)）儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)相關(guān)政策
Table 2 Policies for energy storage participating in frequency regulation market in different provinces and regions
從表2可以看出，儲(chǔ)能提供調(diào)頻輔助服務(wù)在各個(gè)地區(qū)調(diào)頻市場(chǎng)均可獲得里程收益（調(diào)用補(bǔ)償），部分地區(qū)調(diào)頻市場(chǎng)可獲得容量收益（基本補(bǔ)償）。里程收益的計(jì)算模式可歸納為基于儲(chǔ)能電站實(shí)際的調(diào)頻里程或調(diào)節(jié)深度，通過各地區(qū)自行規(guī)定的“綜合調(diào)頻性能指標(biāo)”“調(diào)節(jié)系數(shù)”對(duì)儲(chǔ)能電站調(diào)頻效果進(jìn)行修正，并按固定價(jià)格或出清價(jià)格進(jìn)行計(jì)算。容量收益的計(jì)算模式則均為按各地區(qū)規(guī)定的固定價(jià)格對(duì)中標(biāo)容量收益進(jìn)行計(jì)算。
1.3 存在的問題
前期，為鼓勵(lì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)各地政策補(bǔ)償系數(shù)較高，儲(chǔ)能設(shè)施盈利空間大，引發(fā)社會(huì)投資主體爭(zhēng)相進(jìn)入，導(dǎo)致建設(shè)規(guī)模不可控。2021年7月，《國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》指出，要因地制宜建立完善“按效果付費(fèi)”的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制。一些省份也注意到電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)化發(fā)展的問題，采用了“一刀切”的原則，如更改衡量機(jī)組調(diào)頻性能參數(shù)的計(jì)算方法、下調(diào)調(diào)頻申報(bào)價(jià)格上限等，影響了市場(chǎng)對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的正向激勵(lì)、培育作用。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)外調(diào)頻市場(chǎng)存在的主要問題是缺乏統(tǒng)一有效的儲(chǔ)能電站調(diào)頻貢獻(xiàn)度評(píng)估方法。在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有儲(chǔ)能參與調(diào)頻市場(chǎng)的獲益方式中，與火電等傳統(tǒng)調(diào)頻資源的區(qū)別主要是里程收益（調(diào)用補(bǔ)償）的計(jì)算方式不同。各地區(qū)多采用綜合性能調(diào)頻指標(biāo)，對(duì)儲(chǔ)能電站的調(diào)頻里程進(jìn)行修正，使之更貼近資源實(shí)際調(diào)頻效果。但各地區(qū)的綜合性能調(diào)頻指標(biāo)計(jì)算方法包含的維度不一，且計(jì)算方法隨意性較大，對(duì)采用綜合性能調(diào)頻指標(biāo)修正儲(chǔ)能電站貢獻(xiàn)度的效果，也缺乏合理的量化評(píng)價(jià)方法。
以國(guó)內(nèi)一座由第三方投資的電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立式電化學(xué)儲(chǔ)能電站為例，其參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)的收益與其對(duì)電網(wǎng)實(shí)際貢獻(xiàn)程度存在不匹配的問題。根據(jù)該座儲(chǔ)能電站4個(gè)月運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算分析，電化學(xué)儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)調(diào)頻具有以下特點(diǎn)。
（1）儲(chǔ)能調(diào)節(jié)響應(yīng)性能優(yōu)異。儲(chǔ)能調(diào)節(jié)速率為火電機(jī)組的20~50倍，水電機(jī)組的3~5倍；響應(yīng)時(shí)間為火電機(jī)組的1/8~1/15，水電機(jī)組的1/4~1/6；調(diào)節(jié)精度為火電機(jī)組的1/30~1/60，水電機(jī)組的1/15~1/25。
（2）儲(chǔ)能總體可調(diào)節(jié)容量偏小。該儲(chǔ)能電站的調(diào)節(jié)容量為±30 MW，最大可調(diào)節(jié)容量為60 MW，占全網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)頻容量總需求的3%~6%。
（3）儲(chǔ)能調(diào)頻的里程與貢獻(xiàn)度不匹配。該儲(chǔ)能電站參與AGC后，全網(wǎng)調(diào)頻里程增加20%~30%，其中儲(chǔ)能調(diào)頻里程占比為35%~50%，但是系統(tǒng)調(diào)頻的關(guān)鍵指標(biāo)CPS1和CPS2上沒有得到可觀測(cè)的提升。主要原因是：衡量聯(lián)絡(luò)線功率偏差的指標(biāo)CPS1和CPS2指標(biāo)是根據(jù)分鐘級(jí)的聯(lián)絡(luò)線偏差電量累計(jì)值來計(jì)算的，而儲(chǔ)能是秒級(jí)響應(yīng)，部分儲(chǔ)能動(dòng)作值對(duì)聯(lián)絡(luò)線功率偏差控制是無效值。
因此，需要根據(jù)以上特點(diǎn)，對(duì)儲(chǔ)能參與系統(tǒng)調(diào)頻的貢獻(xiàn)情況進(jìn)行客觀評(píng)估，以儲(chǔ)能電站對(duì)系統(tǒng)調(diào)頻貢獻(xiàn)程度來確定調(diào)頻補(bǔ)償。
2 儲(chǔ)能電站調(diào)頻貢獻(xiàn)度評(píng)估方法
2.1 評(píng)估方法
電網(wǎng)的任一變量數(shù)據(jù)受到該時(shí)段儲(chǔ)能電站調(diào)頻功率、全部并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組出力、電力負(fù)荷、頻率等變量時(shí)變性的共同影響，且該儲(chǔ)能電站調(diào)頻容量小，難以通過直接觀測(cè)的方法找到與儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用關(guān)聯(lián)的“系統(tǒng)變化量”。因此，本文提出以非時(shí)變的方法推導(dǎo)得到儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用的“系統(tǒng)變化量”來評(píng)估儲(chǔ)能電站調(diào)頻貢獻(xiàn)。
已知任一時(shí)刻的所有并網(wǎng)機(jī)組出力、聯(lián)絡(luò)線功率與負(fù)荷之和為零，即
式中：PCL為聯(lián)絡(luò)線實(shí)際功率；PGi為機(jī)組實(shí)時(shí)輸出有功功率；PL為系統(tǒng)有功負(fù)荷；n為并網(wǎng)機(jī)組數(shù)。
PCL可用聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃功率PCL_P和聯(lián)絡(luò)線功率偏差ΔPCL表示，即
對(duì)于具有旋轉(zhuǎn)慣量的調(diào)頻機(jī)組（共m–1臺(tái)），其實(shí)時(shí)功率等于機(jī)組不可調(diào)功率部分PGi_不可調(diào)與調(diào)頻功率PGi_可調(diào)疊加。而儲(chǔ)能電站參與調(diào)頻時(shí)，實(shí)時(shí)功率P儲(chǔ)能就是其調(diào)頻功率。結(jié)合式（1）和（2），可得到
所以，聯(lián)絡(luò)線功率偏差ΔPCL是與所有調(diào)頻機(jī)組的調(diào)頻功率強(qiáng)相關(guān)，可將聯(lián)絡(luò)線功率偏差ΔPCL作為反映儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用的影響變量。
互聯(lián)電網(wǎng)AGC控制模式通常采用聯(lián)絡(luò)線偏差控制模式（簡(jiǎn)稱TBC模式），即頻率與聯(lián)絡(luò)線偏差控制模式。在TBC控制模式下，區(qū)域控制偏差A(yù)CE反映了整個(gè)控制區(qū)內(nèi)總發(fā)電與總負(fù)荷的平衡情況。ACE由聯(lián)絡(luò)線實(shí)際潮流與計(jì)劃偏差以及系統(tǒng)頻率與目標(biāo)頻率偏差構(gòu)成，充分考慮控制區(qū)系統(tǒng)當(dāng)前發(fā)電、負(fù)荷、頻率等因素。ACE計(jì)算公式為（不考慮無意交換電量與時(shí)差矯正）
式中：?Pt為目標(biāo)控制區(qū)聯(lián)絡(luò)線潮流偏差之和；B為電力系統(tǒng)的頻率系數(shù)；?f為系統(tǒng)頻率偏差。
從控制論角度來看，AGC是一個(gè)通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力使由于負(fù)荷變化和機(jī)組出力波動(dòng)而產(chǎn)生的ACE不斷減少直到為零的閉環(huán)控制過程。因此，互聯(lián)電網(wǎng)ACE作為反映儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用的影響變量更為合適。
本文提出的電化學(xué)儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)貢獻(xiàn)評(píng)估方法，首先是根據(jù)儲(chǔ)能參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)后，聯(lián)絡(luò)線功率偏差每分鐘均值（記為ΔPi_CL）、頻率偏差每分鐘均值（記為Δfi）、儲(chǔ)能電站每分鐘出力均值（記為Pi_儲(chǔ)能）、其他參與調(diào)頻的水電機(jī)組、火電機(jī)組、抽蓄機(jī)組功率每分鐘均值（記為ΔPi_其他調(diào)頻機(jī)組），構(gòu)建評(píng)估模型。通過聯(lián)絡(luò)線功率偏差，建立“儲(chǔ)能電站調(diào)頻功率”與“區(qū)域控制偏差A(yù)CE”之間的關(guān)聯(lián)性，采用多時(shí)間尺度逐步累加的方法，得到儲(chǔ)能調(diào)頻作用對(duì)區(qū)域控制偏差的作用值（以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)變化量”），進(jìn)而構(gòu)建衡量?jī)?chǔ)能調(diào)頻作用對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)程度的指標(biāo)。此方法適用于儲(chǔ)能秒級(jí)響應(yīng)的調(diào)節(jié)特性，同時(shí)可運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，分析儲(chǔ)能調(diào)頻作用對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)程度指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布情況，總結(jié)其規(guī)律。
2.2 貢獻(xiàn)程度指標(biāo)計(jì)算方法
電化學(xué)儲(chǔ)能電站參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)貢獻(xiàn)度的計(jì)算流程如圖1所示。
圖1 儲(chǔ)能貢獻(xiàn)計(jì)算流程
Fig.1 Calculation process of energy storage contribution
具體計(jì)算方法如下。
（1）計(jì)算每分鐘省級(jí)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差，即ΔPi_ACE為
式中：B =–451.9 MW/(0.1 Hz)。
（2）計(jì)算儲(chǔ)能參與調(diào)頻對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)AGC起有效作用的時(shí)刻占比。
將區(qū)域控制偏差ΔPi_ACE與儲(chǔ)能電站出力Pi_儲(chǔ)能做差，即ΔPi_ACE–Pi_儲(chǔ)能，并與實(shí)際的區(qū)域控制偏差ΔPi_ACE相比較，計(jì)算它們絕對(duì)值的差值是否為正。
得出每日1440個(gè)點(diǎn)中差值為正的數(shù)量占比，即為當(dāng)日儲(chǔ)能調(diào)頻對(duì)于ACE偏差起同向作用的比例，可認(rèn)為該比例體現(xiàn)了儲(chǔ)能參與調(diào)頻中對(duì)區(qū)域控制偏差A(yù)CE的調(diào)節(jié)起同向作用的占比。同理，也可以得到儲(chǔ)能參與調(diào)頻對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差A(yù)CE起反向作用的占比。
（3）計(jì)算每日的省級(jí)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差ΔPd_ACE。
對(duì)每日1440個(gè)點(diǎn)的分鐘級(jí)ΔPi_ACE求和，可表示為
（4）計(jì)算儲(chǔ)能不參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)時(shí)，互聯(lián)電網(wǎng)的區(qū)域控制偏差A(yù)CE。
按照每分鐘的時(shí)標(biāo)，將原始區(qū)域控制偏差A(yù)CE的值逐點(diǎn)對(duì)應(yīng)扣除儲(chǔ)能調(diào)頻功率，即ΔPi_ACE–Pi_儲(chǔ)能；接著以天為量綱，對(duì)扣除儲(chǔ)能出力的區(qū)域控制偏差值取絕對(duì)值并求和，記為ΔPd_無儲(chǔ)能調(diào)頻
（5）計(jì)算儲(chǔ)能調(diào)頻作用對(duì)每日區(qū)域控制偏差A(yù)CE的作用值，即系統(tǒng)變化量Yd_儲(chǔ)能為
（6）計(jì)算儲(chǔ)能調(diào)頻貢獻(xiàn)。
分別計(jì)算出其他參與調(diào)頻的機(jī)組對(duì)每日聯(lián)絡(luò)線功率偏差的影響量。由此計(jì)算得到扣除儲(chǔ)能及常規(guī)機(jī)組調(diào)頻作用的ACE控制偏差ΔPd_無調(diào)頻。將系統(tǒng)變化量除以日聯(lián)絡(luò)線功率偏差值（已扣除儲(chǔ)能及常規(guī)機(jī)組調(diào)頻作用），作為每日儲(chǔ)能調(diào)頻作用對(duì)ACE偏差的貢獻(xiàn)Gd_儲(chǔ)能，即有
（7）基于每日的貢獻(xiàn)Gd_儲(chǔ)能，用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，以百分比的形式計(jì)算出儲(chǔ)能對(duì)區(qū)域控制偏差A(yù)CE的月平均貢獻(xiàn)。
3 案例分析
3.1 儲(chǔ)能電站參與調(diào)頻市場(chǎng)的貢獻(xiàn)計(jì)算
采用福建省一座獨(dú)立式電化學(xué)儲(chǔ)能電站4個(gè)月的歷史數(shù)據(jù)，包括每分鐘聯(lián)絡(luò)線功率偏差、每分鐘儲(chǔ)能出力功率、其他參與調(diào)頻的水電站和抽蓄電站的每分鐘功率。
由于提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是每分鐘的平均值，在計(jì)算儲(chǔ)能1 min內(nèi)的貢獻(xiàn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大于100%或小于–100%等極其不合理的結(jié)果，且概率不小。因此在計(jì)算每日的省級(jí)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差ΔPd_ACE，也就是式（7）之前，需要將不合理數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。本文計(jì)算每分鐘Pi_儲(chǔ)能/（ΔPi_ACE–Pi_儲(chǔ)能），以數(shù)據(jù)不合理量置信度5%、7.5%、10%和20%的條件對(duì)其進(jìn)行剔除，依據(jù)剩余數(shù)據(jù)計(jì)算每日的省級(jí)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差ΔPd_ACE，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)分析儲(chǔ)能調(diào)頻對(duì)區(qū)域控制偏差的日貢獻(xiàn)，結(jié)果如表3所示。
表3 以5%、7.5%、10%、20%的數(shù)據(jù)不合理量置信度剔除時(shí)儲(chǔ)能貢獻(xiàn)
Table 3 Contribution of energy storage with an elimination of unreasonable data by 5%, 7.5%, 10% and 20%
按照上述統(tǒng)計(jì)評(píng)估方法，計(jì)算分析得出主要結(jié)論如下。
（1）儲(chǔ)能電站可在分鐘級(jí)有效減緩控制區(qū)ACE持續(xù)惡化的趨勢(shì)，進(jìn)一步降低常規(guī)機(jī)組的調(diào)頻壓力，有利于提升系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)性能。
（2）儲(chǔ)能電站實(shí)時(shí)響應(yīng)AGC指令，始終處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，但是并非儲(chǔ)能電站每個(gè)實(shí)際調(diào)頻里程都對(duì)聯(lián)絡(luò)線偏差起到正向作用。從計(jì)算結(jié)果來看，儲(chǔ)能電站參與ACE調(diào)節(jié)正確出力方向占比為69.5%，表明儲(chǔ)能電站參與調(diào)頻大部分里程動(dòng)作對(duì)電網(wǎng)區(qū)域控制偏差調(diào)節(jié)起正向作用。
（3）儲(chǔ)能調(diào)頻作用對(duì)ACE偏差的貢獻(xiàn)比例范圍為[4.4%~15.4%]，計(jì)算不同置信度時(shí)儲(chǔ)能貢獻(xiàn)的平均值分別為9.9%（置信水平93.7%）、10.3%（置信水平95.6%）、11.3%（置信水平97.5%）、11.2%（置信水平97.6%）。
3.2 經(jīng)濟(jì)合理性分析
該儲(chǔ)能電站總投資約25 999萬(wàn)元，運(yùn)營(yíng)、折舊和償貸年限均按15年考慮，單位動(dòng)態(tài)投資2390元/（kW?h）。通過3種調(diào)頻補(bǔ)償結(jié)算方法來進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。
方法一：儲(chǔ)能電站按照全部調(diào)頻里程進(jìn)行結(jié)算，測(cè)算該儲(chǔ)能電站年投資收益率約為19%。因此，如果按照儲(chǔ)能全部調(diào)頻里程進(jìn)行計(jì)費(fèi)，無論從投資收益率角度，還是從對(duì)聯(lián)絡(luò)線偏差調(diào)節(jié)的實(shí)際貢獻(xiàn)角度，都是不合理的。
方法二：考慮按照儲(chǔ)能電站可參與調(diào)頻容量與系統(tǒng)調(diào)頻容量需求的比值來結(jié)算，即一個(gè)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)：儲(chǔ)能電站有效調(diào)頻里程=全網(wǎng)等效調(diào)頻里程×儲(chǔ)能電站可參與調(diào)頻容量/同時(shí)段系統(tǒng)調(diào)頻容量需求。
一般儲(chǔ)能電站調(diào)頻容量較小，假設(shè)調(diào)頻容量占系統(tǒng)調(diào)頻容量約為3%，測(cè)算該站年投資收益率僅約為2.2%，收益大幅降低，難以實(shí)現(xiàn)盈虧平衡。
方法三：采用本文提出的儲(chǔ)能調(diào)頻貢獻(xiàn)計(jì)算方法。一個(gè)計(jì)費(fèi)周期內(nèi)：儲(chǔ)能電站有效調(diào)頻里程=全網(wǎng)等效調(diào)頻里程×調(diào)頻貢獻(xiàn)。
若儲(chǔ)能電站的調(diào)頻貢獻(xiàn)度取11.3%進(jìn)行計(jì)算，測(cè)算該站年收益率約為6%，從投資收益率角度看較為合理。
可以看出，方法三較好地反映了儲(chǔ)能電站對(duì)聯(lián)絡(luò)線偏差調(diào)節(jié)的實(shí)際貢獻(xiàn)情況，并使儲(chǔ)能電站獲得較為合理的收益。
4 結(jié)論
本文根據(jù)儲(chǔ)能電站參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)實(shí)踐，提出一種衡量?jī)?chǔ)能電站對(duì)系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)貢獻(xiàn)的方法，利用電化學(xué)儲(chǔ)能和常規(guī)機(jī)組的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)提出的貢獻(xiàn)指標(biāo)計(jì)算方法進(jìn)行算例驗(yàn)證，證明了指標(biāo)的有效性和儲(chǔ)能電站調(diào)頻作用對(duì)系統(tǒng)的正向作用。該方法對(duì)促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能電站有序、健康發(fā)展進(jìn)行了有益的探索，為投資儲(chǔ)能及參與調(diào)頻服務(wù)的機(jī)制制定提供參考。其中，提出的貢獻(xiàn)指標(biāo)計(jì)算方法具有如下特點(diǎn)。
（1）該方法適用于電化學(xué)儲(chǔ)能電站秒級(jí)響應(yīng)特性，通過多時(shí)間尺度累加對(duì)比獲得其每日調(diào)頻貢獻(xiàn)。
（2）提出的貢獻(xiàn)指標(biāo)同樣適用于常規(guī)機(jī)組，能夠?qū)Σ煌{(diào)節(jié)特性的調(diào)頻資源進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)比，具有很好的通用性。
（3）該方法可有效濾除儲(chǔ)能電站調(diào)頻無效里程，從而以調(diào)頻貢獻(xiàn)程度來確定其合理調(diào)頻補(bǔ)償。
注：本文內(nèi)容呈現(xiàn)略有調(diào)整，如需要請(qǐng)查看原文。
