王澍：高性能储能调频电站解决方案

5月19日至21日，“第八届中国国际储能大会”在深圳隆重召开， 来自中国、美国、德国、英国、加拿大、西班牙、日本、韩国、澳大利亚等国和地区1500余位政府机构、科研院所、行业组织、电力公司、新能源项目单位、系统集成商等代表出席本次大会。

北京睿能世纪科技有限公司战略副总裁王澍在储能电站专场，以“高性能储能调频电站解决方案”为题，发表了精彩演讲。

演讲内容如下

王澍大家好，我是来自北京睿能的王澍，今天我给大家汇报的题目是“高性能储能电站解决方案”，主要讲的内容就是给大家介绍一下国内储能调频以及调频市场的产业环境，然后给大家汇报一下我们公司的发展情况。

我们现在观察到电网的调频需求和调频的供给差距是在不断拉大的，首先从调频需求来看，调频需求是逐步增高的，我们觉得主要体现在两方面，第一个是随着风电、光伏并网规模的不断加大，风电、光伏会给电网带来更多的波动性，以往电网只需要平抑负荷的波动性，但是随着风电、光伏这种间歇性电源大规模并网，电网需要平抑风电、光伏以及负荷三种波动性相叠加的波动性，所以电网的调频需求是持续上升的。第二是我们最近观察到，随着国内电网的发展，它需要大规模、远距离送电，这时候会产生一定的电网安全稳定运行的风险，比较典型的一个例子就是在2015年9月19号华东锦苏直流发生双机闭锁，瞬间发生4900兆瓦的功率缺失。华东电网的频率从49．9赫兹跌落到49．5赫兹，跌落了0．4赫兹，而且更可怕的是这个功率跌落持续了240秒才恢复到50赫兹，这对电力系统来讲是一个巨大的风险，特别是对安全、稳定运行来讲是巨大的风险。所以对于快速响应电源的需求是不断增长的。但是现有的电源结构下的调频供给是比不足的。目前国内还是以火电为主要的发电电源，特别是在三北地区，基本上是火电搭配新能源的电源结构。从调频能力来讲，相对于储能、水电和燃气机组，火电的性能是比较差的。另外一个是三北地区以热定电的供电结构会造成冬季供热期发电机组的调节范围变窄，特别是在风电大发的时段，需要机组深度调峰，或者让机组压缩到最小出力的时候，火电几乎失去了调频的能力。这两年，一些地区由于环保排放指标的要求，迫使机组降低了它的调节性能，因为在频繁变工况提供调频的过程中，机组有些排放指标是控制不住的，容易造成环保部门的罚款。另外一个对全行业都有影响的一个因素，就是机组长期提供调频，会增加机组本身的发电煤耗，同时也会造成机组主要设备的疲劳和磨损，容易导致机组的可靠性下降。

这一页说的是储能调频对电力系统带来的效益。我们都知道储能由于它的快速和精确的功率调节能力，非常适合做调频这件事情，它也是和电网调频的需求相匹配的。这个图是在美国PJM（美国最大的电力市场）做的一个量化的仿真分析，他们分析了在电网里面加多少储能提供调频是一个最优的配比。第一行就是在没有储能的情况下，完全由常规机组，即不同类型的发电机组，如火电、燃气等提供调频，在这种情况下，电网整体调频指标是148。然后逐步增加储能的容量，PJM希望通过仿真，实现一个优化的储能和常规机组的配比。我们通常做储能调频，一般是功率型的储能，比如说美国很多都是15分钟，国内我们用得多的是半小时的系统，英国有1小时的系统，所以储能的电量是有限的。电力系统虽然大部分时间调频的需求可以用这些电量满足，但是有些时候还是需要常规电源来持续提供功率支撑。所以PJM研究的结果是，针对2011年7月10号这一天的仿真，储能和常规电源的配比应该是15％对85％的比例，比如说15兆瓦的储能配85兆瓦的常规机组，对电网来讲这是一个最优的配比，这是他们能够算出来的。这能够达到一个什么效果呢？当这个配比的时候，它能够实现在满足电网同样调频效果的情况下，最优化电网调频成本。另外一个层面就是能够释放一定的常规机组的容量到其它市场去参与竞争，这实际上是增加了电力系统的运行效率或者电力市场的竞争活力。

储能调频能够实现多赢，对电网来讲，特别是在国内的环境来看，无需电网投资，当我们投资做储能电站的时候，电网的直接效益是获得了更多的快速调频的资源，当快速调频资源增多的时候，它也能获得更多快速的频率支撑资源。对发电企业来讲，在实现同样的调频效果的时候，发电企业能够减少机组本身磨损，同时也能获得更多的调频补偿收入。对于储能来讲，从我们做储能调频业务的第一天，我们就认为在国内储能调频是储能商业化价值最好的一种应用，直到今天我们也是这么认为的。所以我们认为储能调频是国内储能产业发展的一个重要的发力点。

当然有效益也有挑战，第一个是我们面临的政策环境，虽然我们有两个细则，有很好的补偿机制，但是我们也希望能够根据调频的需求特性来构造调频补偿的规则，就是按调频效果来补偿。如何做到调频效果或者调频市场的效率优化，需要电网的调度机构来做一些工作，当快速调频资源增多的时候，电网的调度机构如何能够更好地利用这些快速调节资源，和现有的常规电源做到很好的匹配。对储能企业来说，对厂商、运营商、集成商来讲，我们要做好自身的技术储备，我们要提高储能的安全性，也需要不断提高储能系统的优化设计。

目前国内调频市场化的趋势，以往的调频业务主要是基于两个细则，就是发电厂运行管理细则和辅助服务补偿细则。现在广东、山西、山东、京津唐也在逐步开展调频市场化，市场化和以往两个细则补偿最大的区别是，一方面价格是调频的供需决定的，在广东做得非常细，调频市场一天有24个价格，也就是说每个小时根据调频的供给和电网的调频需求定价，每小时都要定价。第二是谁有资格去调频，是通过市场化的手段来决定的。我们是支持调频市场化方式的。现在的调频市场化，已经有详细规则的，像广东和山西两个调频市场，一个是模拟运行，一个是已经正式运行，他们在调频的报价、机组的选择、出清价格以及补偿公式等等几个层面上，都重点关注了调频性能，这个我们认为也是非常合理的构建调频市场化的方式。当然我们也需要注意到国内和国外的辅助服务市场有两个鲜明的差异，第一个是国内的辅助服务的成本是不能疏导到用户的，在国外所有的辅助服务最后都是用户来支付，但是国内是由发电企业分摊的。在国外有辅助服务的市场里面通常有现货的电能量市场，在国内叫调峰调频市场，我们如何充分利用机组的调峰、调频的特性，做好调峰调频市场的耦合，这也是我们国内辅助服务市场的一个鲜明的特色。

我们在2011年的时候，提出了完整的储能和火电机组联合调频的商业、技术的解决方案，那时候全世界也没有人去做这种模式。国外的储能调频电站都是独立的，英国、美国、德国、韩国都是独立的储能调频电站。但是根据我们对国内电力工业的理解，我们当时提出了把储能放在火电厂里面去做联合调频的这种方式，我们现在回来看，这种方式确实是可行的，我们如果当时做独立的储能电站的话，可能现在也不一定能做出一个电站。基于我们这种设想，在2013年我们投运了全世界第一个储能火电联合调频电站，是在北京石景山热电，我们当时用的是美国A123公司纳米磷酸铁锂电池储能系统，我们当时整个集装箱是从美国海运过来的。这个项目应该算示范项目，我们希望能在经济和技术上论证这个模式。当然也取得了很好的效果。我们用2兆瓦的储能配合一个220兆瓦的机组，当时调频效果能够排到京津唐电网的第一名。当时也获得了业界很多的关注，我们也获得了北京市科技进步奖，作为一个民企我们还是很荣幸获得这个奖项的。

第二个项目是一个商业化项目，我们在山西的京玉电厂，我们用的是锰酸锂电池，是9MW／4．5MWh，做的一个循环流化床机组联合调频业务。这个项目在2015年投运之后，在山西的调节性能排第一，而且是远远领先于第二名的，因为当时山西的调频机组的性能普遍很差。

第三个项目我们用的是三元锂电池，是在山西晋能的阳光电厂，我们投运的是9MW／4．5MWh的项目，当时我们做到的Kp峰值可以达到5．8，效果非常好。

我们投运了三个项目，有累计40多个月的运行经验，三个项目加在一起超过了5800万千瓦时充放电的电量。我们有30余项发明专利，主要是围绕储能调频的业务开展的。除了这三个项目，我们今年也会在京津唐、山西和蒙西电网再投运4个项目。

我们之前一直是以运营商的角色来做这个业务，除了我们的合作伙伴发电企业提供一定的支持之外，在整个项目的所有环节，我们是深度参与的，包括前期的分析、可研的论证、项目的推动和设备的采购、项目建设，一直到最后的运维都是我们来做。当然我们围绕业务开发了一系列的软硬件的产品。我们发现这两年行业对这个业务关注度还是很高的，我们希望能够和大家共同合作来做更多的项目，能够把整个储能调频的业务在国内快速的做大。

和大家分享一下我们的经验。我们认为这个业务是一个系统工程，首先需要前期的市场评估，针对某个区域或者某个省，我们分析它的电力系统特性以及政策环境，评估它是不是需要快速调频的资源，从而评估那个区域或者省级市场最好；然后我们会针对某个项目进行评估和分析，去配置最优化的解决方案，我们会对储能参数进行优化。在建设环节，我们去选最合适的储能设备，我们作为一个集成商或者运营商，我们是不生产储能设备的，我们去找最合适的储能设备，请注意做这个业务一定不是最便宜的储能设备就是最好的，我们需要找性价比最高的储能设备，来提供给我们项目。在运行期我们不断地迭代、优化算法，算法实际上是储能运行的大脑，确保项目获得更多的补偿收入，这整个是一个系统工程，当然这里面的基础就是安全性，这也是我们有一些经验教训的地方，我们以后努力获得更高的系统安全性。

基于这些实际的运行经验，我们也不断地开发我们自己的产品。在规划、评估层面，我们有自己的一套时序仿真的程序，这是基于电网调频的特性，机组运行的特性，包括我们重点关注厂商的储能设备的特性，我们对每个项目进行时序的仿真，计算出储能系统最优化的配置，但这个配置绝对不是简单的3％的机组容量，我们从来不是一拍脑瓜就定这个容量，我们需要进行仿真，需要找性价比最好的一种储能配置。

第二个是在储能选型方面，我们有自己的一套供应商的体系，有对于储能从电芯到系统层面的安全性的评估标准。我们也自己开发了SCADA和EMS一体化的组态。因为我们是不生产储能设备的，我们可能会用不同厂商的设备，所以我们需要开发的SCADA和EMS系统能够无缝的和其它的设备进行数据对接，能够实现快速的工程实施，这是我们开发这套系统的一个重要的原则。然后我们实现了分布与集中的一体化监控，我们不仅有储能电站的监控体系，也有电厂调度台的监控设备，我们在北京的办公室构建了一套调度平台，能够实时地看到每个项目的运行工况，能实现一些重要的控制方式。

在运行维护的部分，控制系统是储能的大脑，我们需要在保证电池寿命的前提下，最大化储能和机组联合运行之后的调频补偿。另外我们还有储能安全以及电芯的分析工具，我们会不定期的评价储能的健康状态。

刚才介绍了我们自己研发的除了储能之外的所有的业务相关的软硬件的系统，储能设备是一个最重要的环节，是应用里面的主设备，储能设备的安全性不容忽视。在这方面，业界讨论的比较多的是电芯的物理层面的安全性，但是这个我认为是不足以说明储能系统安全性的，对我们或者是对发电厂业主来讲，从储能系统整体安全性才是真正的安全性。我们在讨论电芯物理特性安全性的基础上，要关注包括储能系统以及其它的部件，比如BMS系统、电气系统，还有集装箱的消防系统等等全套的和安全性相关的设计和工艺。我们的经验告诉我们系统整体的设计对于安全性的影响是很大的。所以我们基于前面三个项目的一些运行经验，我们最近也整合了自己的供应商体系，对我们的供应商提出了适应于中国调频应用环境的储能系统。我们希望能够为业主或者说为所有的项目提供安全可靠、高性能的储能调频解决方案。

来源中国储能网