高海翔，董超，孟子杰，董鍇，梁彥杰，李世明，李瑩瑩

(1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510600；2.華中科技大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院，湖北 武漢 430074；3.中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心，廣東 廣州 510623)

二次調(diào)頻是電力系統(tǒng)維持電力實(shí)時(shí)平衡、平抑秒級(jí)至分鐘級(jí)負(fù)荷波動(dòng)的關(guān)鍵手段之一，對(duì)保證電網(wǎng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行起著重要作用[1-2]。隨著廣東電網(wǎng)的快速發(fā)展，系統(tǒng)負(fù)荷快速增長(zhǎng)，大批量海上風(fēng)電接入，西電東送占比逐年增大，考慮“N-1”或“N-2”安全校核引入的主網(wǎng)安全斷面約束逐漸增多，使得廣東電網(wǎng)對(duì)優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)能資源的需求逐步攀升，而以煤電機(jī)組為主的能源結(jié)構(gòu)難以滿足系統(tǒng)調(diào)頻的需要。煤電機(jī)組長(zhǎng)期承擔(dān)調(diào)頻功能時(shí)，其出力頻繁變動(dòng)不僅致使煤耗增加，還可能造成機(jī)組及輔機(jī)設(shè)備疲勞和磨損，進(jìn)而產(chǎn)生更大的非計(jì)劃停運(yùn)概率和更高的檢修成本，以及使得設(shè)備壽命縮減[3]。為了以市場(chǎng)手段促進(jìn)調(diào)頻產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加優(yōu)質(zhì)調(diào)頻機(jī)組的收益，南方(以廣東起步)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)于2018年進(jìn)入正式結(jié)算運(yùn)行。在超過1年的正式運(yùn)行中，調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)充分發(fā)揮了以市場(chǎng)化手段優(yōu)化配置廣東電網(wǎng)調(diào)頻資源的作用，實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻資源的市場(chǎng)化調(diào)用和補(bǔ)償機(jī)制[4]。

另一方面，儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展使其在電力系統(tǒng)中得到了日益廣泛的應(yīng)用。儲(chǔ)能作為可以靈活配置的新型電源，具備有功功率雙向調(diào)節(jié)、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高的特性，在現(xiàn)有研究和工程實(shí)踐中已被應(yīng)用于減小可再生能源出力波動(dòng)、削峰填谷、提高負(fù)荷側(cè)電能質(zhì)量、參與優(yōu)化調(diào)度等多種場(chǎng)景[5-7]。隨著儲(chǔ)能電池的大規(guī)模研發(fā)和生產(chǎn)，其配置成本逐漸降低，特別是功率型儲(chǔ)能的成本已達(dá)到可以規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用的條件[8]。功率型儲(chǔ)能盡管容量較小，且無法較長(zhǎng)時(shí)間保持滿功率充放，但是其調(diào)節(jié)速度快，充放電特性與電網(wǎng)調(diào)頻的需求十分契合；因此，國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)均逐步將儲(chǔ)能用于電網(wǎng)調(diào)頻[9-10]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球除抽水蓄能外，應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)頻的兆瓦級(jí)儲(chǔ)能工程超過160項(xiàng)[11]。

目前國(guó)外電儲(chǔ)能技術(shù)參與輔助服務(wù)市場(chǎng)方面的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)(Federal Energy Regulatory Commission，F(xiàn)ERC)在2011年頒布了755號(hào)令，要求區(qū)域輸電組織和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)對(duì)能夠提供調(diào)頻服務(wù)的電力供應(yīng)商在基本電價(jià)的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步補(bǔ)償；2013年頒布的784號(hào)法令更是為電儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)入輔助服務(wù)市場(chǎng)創(chuàng)造了良機(jī)[12-13]。儲(chǔ)能既可作為獨(dú)立裝置參與電力市場(chǎng)和一次調(diào)頻、二次調(diào)頻等輔助服務(wù)市場(chǎng)，也可以與新能源和火電機(jī)組聯(lián)合參與市場(chǎng)[14]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅PJM市場(chǎng)就有超過280 MW的儲(chǔ)能裝置進(jìn)入調(diào)頻市場(chǎng)，占據(jù)了41%的調(diào)頻容量[12]。儲(chǔ)能在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中的應(yīng)用也是學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)問題之一。文獻(xiàn)[15]提出了儲(chǔ)能系統(tǒng)參與能量市場(chǎng)與調(diào)頻市場(chǎng)的聯(lián)合出清模型，通過考慮電網(wǎng)自動(dòng)發(fā)電控制(automatic generation control，AGC)指令的不確定性，使得儲(chǔ)能在參與市場(chǎng)的過程中，不會(huì)因響應(yīng)AGC指令超過其荷電狀態(tài)(state of charge，SoC)的限值要求。文獻(xiàn)[16]研究了電池-電容混合儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻市場(chǎng)時(shí)的容量規(guī)劃，使得聯(lián)合系統(tǒng)參與到PJM調(diào)頻市場(chǎng)時(shí)可以獲得最高的收益。針對(duì)PJM市場(chǎng)中儲(chǔ)能大多報(bào)低價(jià)作為價(jià)格接受者的現(xiàn)狀，文獻(xiàn)[17]提出了儲(chǔ)能的聯(lián)合控制模型和報(bào)價(jià)模型，通過考慮儲(chǔ)能成本折算，最大化儲(chǔ)能在調(diào)頻市場(chǎng)中的利潤(rùn)。文獻(xiàn)[18]考慮調(diào)頻收益與儲(chǔ)能損耗的均衡，提出了儲(chǔ)能投入調(diào)頻市場(chǎng)的最優(yōu)控制策略。文獻(xiàn)[19]介紹了儲(chǔ)能參與一次調(diào)頻市場(chǎng)時(shí)的容量?jī)?yōu)化與策略。

國(guó)內(nèi)也已經(jīng)建設(shè)了不少儲(chǔ)能裝置的試點(diǎn)工程[16,20-22]。山西省京玉電廠和北京石景山熱電廠分別裝設(shè)了9 MW和2 MW的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)調(diào)頻，在獲得“兩個(gè)細(xì)則”補(bǔ)償收益后，由儲(chǔ)能供應(yīng)商與電廠共同分享AGC補(bǔ)償增量收益。深圳的寶清儲(chǔ)能電站是世界首個(gè)10 kV無變壓器直掛配電網(wǎng)的鈦酸鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其調(diào)控中心可以直接通過監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)節(jié)儲(chǔ)能出力以滿足系統(tǒng)調(diào)峰需求。國(guó)家電網(wǎng)有限公司的張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范基地和遼寧和風(fēng)北鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)也將儲(chǔ)能作為平抑新能源出力波動(dòng)、參與電網(wǎng)調(diào)頻的重要手段。但是，國(guó)內(nèi)目前尚無儲(chǔ)能與機(jī)組聯(lián)合參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的先例和實(shí)踐。

本文提出由火電機(jī)組和儲(chǔ)能元件構(gòu)成聯(lián)合系統(tǒng)，共同參與南方(以廣東起步)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。與現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外同類工程相比，主要?jiǎng)?chuàng)新在于：①分析了南方(以廣東起步)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)調(diào)頻性能指標(biāo)的構(gòu)成并針對(duì)性地提出接入方案和控制策略，與類似研究相比，本文所提方案更加具有市場(chǎng)針對(duì)性；同時(shí)，本文所提方案也開創(chuàng)了儲(chǔ)能廠商與電廠合作并共同分享調(diào)頻市場(chǎng)收益的新型合作模式。②建造了南方首例參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)試點(diǎn)工程，這也是國(guó)內(nèi)首批機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的試點(diǎn)實(shí)踐工程之一。

1 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)對(duì)調(diào)頻性能指標(biāo)的提升

1.1 調(diào)頻性能指標(biāo)

根據(jù)《廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)交易實(shí)施細(xì)則》，AGC單元的調(diào)頻性能采用調(diào)頻性能指標(biāo)來評(píng)估。調(diào)頻性能指標(biāo)的定義為

K=0.25×(2K1+K2+K3)，

(1)

式中K1、K2、K3分別為機(jī)組的調(diào)節(jié)速率指標(biāo)、響應(yīng)延遲時(shí)間指標(biāo)和調(diào)節(jié)精度指標(biāo)，分別定義如下：

(2)

(3)

(4)

式中：n為1個(gè)調(diào)頻市場(chǎng)交易周期(目前取為1 h)內(nèi)，AGC單元響應(yīng)控制指令的總次數(shù)；K1,i、K2,i、K3,i分別為第i次調(diào)節(jié)過程中機(jī)組的調(diào)節(jié)速率指標(biāo)、響應(yīng)延遲時(shí)間指標(biāo)和調(diào)節(jié)精度指標(biāo)。

K1,i=vi/vN.

(5)

式中：vi為AGC單元第i次調(diào)節(jié)過程中的調(diào)節(jié)速率(標(biāo)幺值/min)；vN為調(diào)頻資源分布區(qū)內(nèi)AGC單元的平均標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)速率(標(biāo)幺值/min)。

K2,i=1-ti/tN.

(6)

式中：ti為AGC單元第i次調(diào)節(jié)過程中的響應(yīng)延遲時(shí)間(min)；tN為允許響應(yīng)延遲時(shí)間，目前取為5 min。

K3,i=1-ΔPi/ΔP.

(7)

式中：ΔPi為AGC單元第i次調(diào)節(jié)過程的調(diào)節(jié)偏差量(MW)；ΔP為允許調(diào)節(jié)偏差量，目前取值A(chǔ)GC單元額定出力的1.5%。

1.2 提升調(diào)頻性能指標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)

在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中，根據(jù)機(jī)組在中標(biāo)時(shí)段內(nèi)的調(diào)頻表現(xiàn)，計(jì)算式(1)所示的調(diào)頻性能指標(biāo)。提升機(jī)組的調(diào)頻性能指標(biāo)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a)增加中標(biāo)可行性。在調(diào)頻市場(chǎng)正式出清時(shí)，首先將每臺(tái)機(jī)組按照?qǐng)?bào)價(jià)與調(diào)頻性能指標(biāo)的比值由低到高排列，之后依次出清直到總中標(biāo)容量滿足系統(tǒng)總調(diào)頻需求為止。由此可見，機(jī)組的調(diào)頻性能指標(biāo)越大，也即機(jī)組的報(bào)價(jià)與調(diào)頻性能指標(biāo)的比值越低，其在出清序列中的排序越靠前，中標(biāo)的可能性也就越大。

b)增加調(diào)頻里程。機(jī)組的調(diào)頻性能越好，其在中標(biāo)時(shí)段響應(yīng)AGC指令的速度越快，所跑過的調(diào)頻里程越多。

c)增加調(diào)頻收益。在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)結(jié)算時(shí)，將機(jī)組在中標(biāo)時(shí)段的調(diào)頻里程、統(tǒng)一出清價(jià)格和機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)的乘積作為總的調(diào)頻里程收益，由此可見，機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)越高，其調(diào)頻里程收益也越高；此外，在調(diào)頻中標(biāo)時(shí)段，若機(jī)組的調(diào)頻性能指標(biāo)小于規(guī)定值(目前設(shè)為0.5)，則認(rèn)定為提供的調(diào)頻輔助服務(wù)質(zhì)量不合格，不會(huì)計(jì)算當(dāng)前時(shí)段的調(diào)頻里程收益。因此，機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)越高，也會(huì)相應(yīng)地提高調(diào)頻里程的合格率，保證調(diào)頻收益。

1.3 儲(chǔ)能對(duì)機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)的提升

根據(jù)第1.1節(jié)中對(duì)調(diào)頻性能指標(biāo)3個(gè)分量的定義，機(jī)組加裝儲(chǔ)能后，儲(chǔ)能對(duì)機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)的提升也體現(xiàn)在3個(gè)方面：

a)提升調(diào)節(jié)速率。機(jī)組的二次調(diào)頻由于受限于轉(zhuǎn)子慣性，響應(yīng)AGC指令調(diào)節(jié)時(shí)往往呈先慢速、后快速的模式；而在加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)后，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的響應(yīng)速率較快，可以在初段較快響應(yīng)AGC的調(diào)節(jié)指令，通過增大vi提高K1,i。

b)縮短響應(yīng)延遲時(shí)間。由于二次調(diào)頻需要原動(dòng)機(jī)和燃燒系統(tǒng)的配合，火電機(jī)組的響應(yīng)延遲時(shí)間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于燃機(jī)和水電機(jī)組；而在加裝儲(chǔ)能系統(tǒng)后，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以較快地響應(yīng)調(diào)節(jié)指令，從而縮短聯(lián)合系統(tǒng)的響應(yīng)延遲時(shí)間ti，進(jìn)而提高K2,i。

c)提高調(diào)節(jié)精度?；痣姍C(jī)組由于慣性較大，在其出力達(dá)到目標(biāo)指令附近時(shí)，往往難以迅速控制出力等于目標(biāo)指令，而會(huì)在其附近出現(xiàn)小幅振蕩，造成過調(diào)節(jié)現(xiàn)象；在加裝儲(chǔ)能后，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在達(dá)到目標(biāo)指令后對(duì)過調(diào)部分進(jìn)行反向調(diào)節(jié)，從而增加振蕩阻尼，減小調(diào)節(jié)偏差量ΔPi，進(jìn)而提高K3,i。

2 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)接入方案

機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)中，儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能單元、功率變換裝置(power converter system，PCS)、溫控消防裝置、通信與控制單元構(gòu)成。儲(chǔ)能單元通過PCS接入6 kV廠用母線，廠用母線通過廠用高壓變壓器與機(jī)組相連，聯(lián)合系統(tǒng)最終通過升壓變壓器接入系統(tǒng)主網(wǎng)，架構(gòu)如圖1所示。PCS作為儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)連接的功率接口設(shè)備，承擔(dān)控制電網(wǎng)與儲(chǔ)能單元間能量雙向流動(dòng)的功能，滿足功率控制精度和充放電快速轉(zhuǎn)換的響應(yīng)速度要求。

圖1 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)接入方案Fig.1 Integration scheme of generator-storage combination system

二次控制方面，主站端AGC指令仍按照現(xiàn)有AGC通道下達(dá)，并直接送入機(jī)組分散控制系統(tǒng)(distributed control system，DCS)，再由DCS將控制指令分別送至機(jī)組和儲(chǔ)能系統(tǒng)控制單元；儲(chǔ)能控制系統(tǒng)與DCS采用硬連接方式，不接入機(jī)組控制回路或改變機(jī)組的控制邏輯，從而避免干擾機(jī)組的正常運(yùn)行。遠(yuǎn)動(dòng)信息上送方面，儲(chǔ)能系統(tǒng)出力也是先送至機(jī)組DCS，在DCS中將機(jī)組有功功率與儲(chǔ)能有功功率合并后送至機(jī)組AGC測(cè)控裝置作為調(diào)度考核依據(jù)，同時(shí)也將儲(chǔ)能的實(shí)時(shí)充放電功率、荷電狀態(tài)等信息上送主站端能量管理系統(tǒng)(energy management system，EMS)。

3 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)控制策略

DCS是機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合控制系統(tǒng)的控制中樞。DCS在接收到主站AGC控制指令后，通過協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(coordinated control system，CCS)調(diào)節(jié)燃料、給水等爐機(jī)工質(zhì)，控制機(jī)組出力跟隨AGC控制指令；另一方面，DCS將AGC控制指令和機(jī)組實(shí)際出力送至儲(chǔ)能控制系統(tǒng)，由儲(chǔ)能控制系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能電池的充放電功率進(jìn)行控制，使得聯(lián)合系統(tǒng)的總出力達(dá)到快速跟蹤主站AGC指令的目的。機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)的控制流程如圖2所示。圖中AGC0和AGC1分別表示機(jī)組和儲(chǔ)能功率，后者又根據(jù)接入母線分為A段(AGC1a)和B段(AGC1b)。AGC匯總以上信號(hào)后，將其送入功率遠(yuǎn)程終端單元(remote terminal unit，RTU)，再送回調(diào)度主站。

為了避免對(duì)一次調(diào)頻的干擾，需要在DCS中增加一次調(diào)頻的閉鎖調(diào)節(jié)功能。當(dāng)機(jī)組的一次調(diào)頻啟動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能維持當(dāng)前出力不變直至一次調(diào)頻動(dòng)作結(jié)束，以防止儲(chǔ)能出力變化導(dǎo)致一次調(diào)頻出現(xiàn)反調(diào)的情況。由于機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)目前尚處于探索階段，為了避免對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行的干擾，已有工程并未采用機(jī)組與儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行更深層次的協(xié)同控制。

4 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)的工程實(shí)踐

4.1 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)試點(diǎn)工程

依托于粵西某擁有2臺(tái)容量為300 MW火電機(jī)組的電廠，建造南方(以廣東起步)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的首個(gè)機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)試點(diǎn)工程。該電廠安裝了1套9 MW/4.5 MWh的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并通過切換開關(guān)分別接入2臺(tái)機(jī)組的6 kV廠用母線。在實(shí)際使用中，可通過調(diào)整儲(chǔ)能進(jìn)線開關(guān)的狀態(tài)，使儲(chǔ)能分別與2臺(tái)機(jī)組構(gòu)成聯(lián)合系統(tǒng)，從而在1臺(tái)機(jī)組停備或檢修的情況下可充分利用儲(chǔ)能單元。圖3為聯(lián)合系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，圖中“主變”表示主變壓器，“廠變”表示廠用變壓器。

圖2 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)控制流程Fig.2 Control scheme of generator-storage combination system

4.2 性能測(cè)試

為了測(cè)試機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)在AGC指令變化時(shí)的性能，對(duì)聯(lián)合系統(tǒng)進(jìn)行多次AGC變負(fù)荷試驗(yàn)，圖4所示為AGC指令從300 MW降低至255 MW時(shí)的測(cè)試曲線。由圖4可見：AGC控制指令大幅度降低時(shí)，儲(chǔ)能能夠從零出力變?yōu)樨?fù)功率，迅速降低出力，將聯(lián)合系統(tǒng)的出力降低至目標(biāo)值，并在到達(dá)目標(biāo)值附近后通過功率的雙向快速變化來抑制機(jī)組過調(diào)節(jié)。在此過程中，由于儲(chǔ)能主要處于充電過程，其荷電狀態(tài)上升。

機(jī)組在儲(chǔ)能接入前后的性能指標(biāo)對(duì)比見表1。由表1可見，機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)的性能指標(biāo)均大幅優(yōu)于機(jī)組原有指標(biāo)。在試驗(yàn)過程中，機(jī)組的主汽壓力、主汽溫度、硫化床溫度、汽包水位、煙氣氧量、爐膛壓力等運(yùn)行參數(shù)的控制偏差均與機(jī)組原有運(yùn)行參數(shù)相同，證明儲(chǔ)能接入并未影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

4.3 參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)成效

儲(chǔ)能接入前后，該電廠機(jī)組在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中的調(diào)頻性能指標(biāo)對(duì)比見表2。

圖3 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)試點(diǎn)工程拓?fù)銯ig.3 Topology of generator-storage combination system pilot project

圖4 機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)試點(diǎn)工程性能測(cè)試曲線Fig.4 Testing curve of control system of generator-storage combination system pilot project

表1 儲(chǔ)能接入前后的機(jī)組性能指標(biāo)對(duì)比
Tab.1 Comparison of performance indices of generators before and after storage integration

運(yùn)行狀態(tài)響應(yīng)延時(shí)平均值/s最大動(dòng)態(tài)出力偏差平均值/MW最大穩(wěn)態(tài)出力偏差平均值/MW實(shí)際出力變化速率平均值/(MW·min-1)儲(chǔ)能接入前519.94.73.9儲(chǔ)能接入后456.93.54.9

表2 儲(chǔ)能接入前后的機(jī)組調(diào)頻性能指標(biāo)對(duì)比Tab.2 Comparison of frequency regulation performance indices of generators before and after storage integration

由表2可見：在接入儲(chǔ)能設(shè)備前，機(jī)組的歸一化綜合調(diào)頻性能指標(biāo)在0.55左右，僅略高于調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的準(zhǔn)入門檻值0.5，在市場(chǎng)中，機(jī)組即使報(bào)最低價(jià)也基本無法中標(biāo)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力較弱。而在接入儲(chǔ)能后，機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)的K1、K2、K3值分別大幅度提升至3.05、0.95、0.85。由此可見，儲(chǔ)能接入后可大幅提升機(jī)組的調(diào)節(jié)速率、縮短響應(yīng)延遲時(shí)間并提高調(diào)節(jié)精度，特別對(duì)調(diào)節(jié)速率和響應(yīng)延遲時(shí)間的提升十分顯著。接入儲(chǔ)能后，機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)歸一化后的綜合調(diào)頻性能指標(biāo)達(dá)到實(shí)際層面的最大值1.0，使得聯(lián)合系統(tǒng)在市場(chǎng)中具有足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，由此也在市場(chǎng)中具備一定的報(bào)價(jià)調(diào)整空間。

目前，南方(以廣東起步)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中每月產(chǎn)生的總調(diào)節(jié)里程約1.4 TW，正式出清的結(jié)算價(jià)格在15元/MW左右，試點(diǎn)工程配置的9 MW/4.5 MWh儲(chǔ)能投資約5 000萬元。當(dāng)前該機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)每日在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中的實(shí)際調(diào)頻里程超過3 000 MW，考慮后續(xù)其他儲(chǔ)能接入后會(huì)占用部分調(diào)頻里程資源，按照保守估計(jì)每日2 000 MW調(diào)頻里程測(cè)算，試點(diǎn)工程的成本回收周期約為4.5 a。在儲(chǔ)能約10 a的使用壽命范圍內(nèi)，試點(diǎn)工程可獲得凈盈利超過6 000萬元。由此可見，在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的有效激勵(lì)作用下，機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)具備穩(wěn)定回收成本乃至盈利的前景。這部分收益可由儲(chǔ)能廠商與電廠分享，從而創(chuàng)新性地建立一種由儲(chǔ)能廠商出資在電廠建設(shè)儲(chǔ)能設(shè)備，與電廠共同參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)分享調(diào)頻收益的新型合作模式。

從電網(wǎng)層面來看，機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)的接入也為廣東電網(wǎng)提供了優(yōu)質(zhì)的調(diào)頻資源，從而為保障廣東電力系統(tǒng)安全、頻率穩(wěn)定作出重要貢獻(xiàn)。

5 結(jié)束語

本文提出火電機(jī)組和儲(chǔ)能元件構(gòu)成機(jī)組-儲(chǔ)能聯(lián)合系統(tǒng)參與調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，包括接入方案設(shè)計(jì)和控制策略制訂?；浳髂畴姀S的試點(diǎn)工程實(shí)踐證明該技術(shù)能夠大幅提升機(jī)組的調(diào)頻性能指標(biāo)，極大地增強(qiáng)其在調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，并取得良好的經(jīng)濟(jì)收益。

目前在廣東調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的有效激勵(lì)作用下，調(diào)頻儲(chǔ)能具備穩(wěn)定回收成本乃至盈利的前景。有分析認(rèn)為，未來5 a國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能調(diào)頻裝機(jī)量將保持8%的年平均增長(zhǎng)率，年調(diào)頻需求為1.5～2 GW。試點(diǎn)工程為調(diào)頻儲(chǔ)能的商業(yè)化應(yīng)用提供了良好的范例，為廣東電網(wǎng)開拓了全新的優(yōu)質(zhì)調(diào)頻資源，促進(jìn)了儲(chǔ)能新興的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也因此引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。