一、電網(wǎng)頻率調(diào)節(jié)原理及電池參與調(diào)頻的優(yōu)勢對于電網(wǎng)來說，發(fā)電端的供給和用電端的需求必須保持實(shí)時(shí)平衡，由于實(shí)際過程中，用戶無序的使用以及發(fā)電端新能源發(fā)電的波動性特征使得電網(wǎng)無法保證真正的實(shí)時(shí)平衡，通過調(diào)節(jié)供需可以使得電網(wǎng)能在較小的范圍內(nèi)波動，從而達(dá)到相對平衡的狀態(tài)。以發(fā)電機(jī)切機(jī)導(dǎo)致頻率降低為例，目前三時(shí)間段框架是應(yīng)用較為普遍的平衡機(jī)制：在大量機(jī)組切除后的30s 內(nèi)，發(fā)電廠通過機(jī)組慣性和調(diào)速器響應(yīng)來控制頻率偏移，自動抑制頻率衰減，此時(shí)是一次調(diào)頻；在30s~10min 的期間內(nèi)，以調(diào)頻器為代表的二次調(diào)頻設(shè)備介入調(diào)頻，此為二次調(diào)頻，二次調(diào)頻是我們說的電網(wǎng)的輔助服務(wù)，是可以產(chǎn)生收益的；第三個(gè)時(shí)間段從第5min 開始，資源的經(jīng)濟(jì)調(diào)度通過5min 實(shí)時(shí)情況提供三級控制機(jī)制，此時(shí)進(jìn)行三次調(diào)頻。同步發(fā)電機(jī)組的熱能、機(jī)械能、電能的轉(zhuǎn)換過程比較緩慢，但是如果用儲能裝置，化學(xué)能和電能轉(zhuǎn)換時(shí)間更短，儲能+VSG 技術(shù)結(jié)合了儲能的快速響應(yīng)和傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組慣量的特性，會使得電網(wǎng)的頻率得到快速平衡。儲能（特別是電化學(xué)儲能）調(diào)頻速度快，容量可調(diào)，因此成為非常好的調(diào)頻資源。平均來看，儲能調(diào)頻效果是水電機(jī)組的1.7 倍，燃?xì)鈾C(jī)組的2.5 倍，燃煤機(jī)組的20 倍以上，理論上最好的調(diào)頻效果與最差的調(diào)頻效果之間可以相差近8000 倍。實(shí)際應(yīng)用中，投入前Kp 的平均值分別在0.5 左右，投入后具有很大提升（各省K值計(jì)算規(guī)則略有差異），體現(xiàn)了儲能在調(diào)頻方面性能優(yōu)越。且儲能聯(lián)合調(diào)頻改造在發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)并無投入，僅在AGC 調(diào)令有調(diào)度要求才使用，達(dá)到使用要求或者發(fā)電機(jī)可正常供應(yīng)時(shí)即切出。
二、大型火電機(jī)組儲能聯(lián)合調(diào)頻改造的必要性目前國內(nèi)建設(shè)抽水蓄能電站是解決電網(wǎng)調(diào)峰和電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)控的主要手段，但是抽水蓄能電站選址受到地理位置、水頭、地形地質(zhì)等方面影響，大多數(shù)電網(wǎng)調(diào)峰資源極其短缺，基本上依靠火力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)峰甚至深度調(diào)峰，600MW 的大型機(jī)組深夜谷電期負(fù)荷甚至只有250MW。大型化、高參數(shù)機(jī)組參與調(diào)峰會造成機(jī)組金屬疲勞，損害機(jī)組壽命，長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行其能效將會降低、經(jīng)濟(jì)性會變差、安全性也會降低，環(huán)保效能也會受到危害，而且受制于火電機(jī)組本身局限性，其短時(shí)間內(nèi)適應(yīng)負(fù)荷變化難度較大，調(diào)峰效果差。比如，國內(nèi)一般煤電機(jī)組負(fù)荷率低于50%的時(shí)候，脫硫系統(tǒng)吸收塔入口煙氣流量下降，引風(fēng)機(jī)會降速運(yùn)行，可能導(dǎo)致發(fā)生塌床；負(fù)荷率低于35%左右的時(shí)候，脫硫系統(tǒng)停運(yùn)。煤電機(jī)組長時(shí)間低負(fù)荷運(yùn)行會導(dǎo)致進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的煙溫過低，脫硝催化劑效果受影響，大大影響脫硝效率，導(dǎo)致氮氧化合物排放增加。隨著火電機(jī)組大面積供熱改造，供熱機(jī)組在電網(wǎng)中的比例越來越高，為了保證供熱需求，供熱機(jī)組必須維持在一定的負(fù)荷運(yùn)行，這就更加大了電網(wǎng)調(diào)峰難度，威脅電網(wǎng)自身安全運(yùn)行。其他調(diào)峰機(jī)組為了適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷需求變化，需要頻繁升降負(fù)荷，長時(shí)間在特殊工況下運(yùn)行，造成汽輪機(jī)調(diào)門頻繁擺動，鍋爐及其他輔助設(shè)備長期承受劇烈的溫度變化和交變應(yīng)力，嚴(yán)重?fù)p害設(shè)備使用壽命，不僅導(dǎo)致檢修頻率增加，維護(hù)成本上升，更可怕的是導(dǎo)致機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)增多，嚴(yán)重威脅機(jī)組、電網(wǎng)和運(yùn)行人員人身安全。根據(jù)現(xiàn)有AGC 考核辦法，雖然參加調(diào)峰調(diào)頻機(jī)組可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)助，但是非計(jì)劃停運(yùn)會導(dǎo)致機(jī)組來年發(fā)電小時(shí)數(shù)考核，兩者矛盾不可調(diào)和，電廠參與調(diào)峰調(diào)頻積極性不高。另一方面，儲能應(yīng)用于火電機(jī)組輔助服務(wù)的趨勢已經(jīng)逐步形成，火電廠輔助服務(wù)補(bǔ)償?shù)馁Y金來源于區(qū)域內(nèi)各個(gè)火電廠的補(bǔ)償分?jǐn)偅虼耍S著越來越多的儲能系統(tǒng)聯(lián)合火電機(jī)組用于AGC 調(diào)節(jié)，未安裝儲能系統(tǒng)的火電機(jī)組將逐漸失去競爭優(yōu)勢，在補(bǔ)償收益方面會逐漸減少。由于儲能系統(tǒng)具有響應(yīng)速率、響應(yīng)時(shí)間以及調(diào)節(jié)精度上的優(yōu)勢，因此有當(dāng)前有必要配置儲能系統(tǒng)輔助火電機(jī)組進(jìn)行AGC 調(diào)節(jié)。
在電力生產(chǎn)運(yùn)營層面，以大型燃煤火電機(jī)組作為主要調(diào)頻資源，引入相對少量的儲能系統(tǒng)，將能夠迅速并有效地解決區(qū)域電網(wǎng)調(diào)頻資源不足的問題，對AGC 調(diào)頻運(yùn)行產(chǎn)生明顯影響，改善電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性及安全性，對構(gòu)建堅(jiān)強(qiáng)型智能電網(wǎng)并改善電網(wǎng)對可再生能源的接納能力具有重要意義。同時(shí)，當(dāng)大量的火電機(jī)組從長期的AGC 調(diào)頻任務(wù)中解放出來，穩(wěn)定出力并提高負(fù)荷率將很好地改善機(jī)組燃煤效率，緩解由于頻繁AGC調(diào)節(jié)造成的火電機(jī)組設(shè)備的疲勞和磨損，提升機(jī)組的可用率及使用壽命，進(jìn)一步促進(jìn)全社會的節(jié)能減排。從電廠經(jīng)濟(jì)收益層面，儲能系統(tǒng)接入電廠機(jī)組后，可以明顯的改善綜合調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，根據(jù)相關(guān)調(diào)頻輔助服務(wù)市場交易規(guī)則，單個(gè)調(diào)頻資源調(diào)節(jié)性能指標(biāo)越高的情況下，調(diào)頻資源的排序價(jià)格越具備優(yōu)勢，因此每個(gè)時(shí)段調(diào)頻資源中標(biāo)的概率就越高，電廠可獲得的調(diào)頻收益越高。三、大型火電機(jī)組儲能聯(lián)合調(diào)頻改造的可行性
調(diào)頻儲能系統(tǒng)一般接入大型火電機(jī)組的高廠變6kV 側(cè)，一般大型火電機(jī)組的高廠變均有一定量的容量富余。儲能系統(tǒng)具有高廠變過載控制功能，當(dāng)系統(tǒng)收到高廠變負(fù)載告警信號，則只會減小負(fù)載功率不增加負(fù)載功率，當(dāng)信號消失后系統(tǒng)恢復(fù)正常充放電。一般來說，儲能系統(tǒng)放電過程可被廠用電消納，不會產(chǎn)生有功功率倒送現(xiàn)象。因此，加入儲能系統(tǒng)后，機(jī)組高廠變?nèi)钥杀ＷC穩(wěn)定運(yùn)行，不影響電廠原有設(shè)備正常運(yùn)行。儲能系統(tǒng)是靜態(tài)機(jī)組，不是機(jī)械運(yùn)動部件，運(yùn)維量小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。儲能EMS控制系統(tǒng)與電廠的DCS系統(tǒng)、RTU系統(tǒng)的接口改造也比較簡單。 四、儲能裝置為新能源項(xiàng)目規(guī)劃預(yù)留接口的可行性
我國的頻率是50Hz，大電網(wǎng)的可容納誤差是±0.2Hz，如果負(fù)荷變化很快而超過范圍，發(fā)電機(jī)組會出現(xiàn)脫網(wǎng)，發(fā)電端會因此導(dǎo)致連鎖反應(yīng)，電網(wǎng)會崩潰。從這個(gè)角度看，風(fēng)電、光伏是有劣勢的，因?yàn)樗麄儾惶峁┫到y(tǒng)慣量，使得電網(wǎng)系統(tǒng)越來越容易觸發(fā)0.2Hz 的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)可靠性變?nèi)酰@也是大家棄風(fēng)棄光的主要原因。以光伏為例，現(xiàn)在采取虛擬同步發(fā)電機(jī)的技術(shù)，通過電子變流器接入電網(wǎng)。電子變流器和傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)的區(qū)別包括快速的動態(tài)響應(yīng)、較小的過載能力、低轉(zhuǎn)動慣量和低短路容量的特性，對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生難以忽視的影響。新能源發(fā)電的波動性特征使得電網(wǎng)無法保證真正的實(shí)時(shí)平衡，通過調(diào)節(jié)供需可以使得電網(wǎng)能在較小的范圍內(nèi)波動，從而達(dá)到相對平衡的狀態(tài)。儲能系統(tǒng)具有動態(tài)吸收、適時(shí)釋放能量的特點(diǎn)，有效彌補(bǔ)了風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電間歇性、波動性的缺點(diǎn)，改善了間歇式電源輸出功率的可控性及電能質(zhì)量，提高了電能穩(wěn)定水平及優(yōu)化發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
