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华中三地调频辅助服务政策落地大功率飞轮储能技术迎来新市场

    近日,华中能源监管局相继发布《湖北电力调频辅助服务市场交易规则(征求意见稿)》、《江西电力调频辅助服务市场交易规则(征求意见稿)》、《重庆电力调频辅助服务市场交易规则(征求意见稿)》,结合原有华中区域并网发电厂“两个细则”文件,辅助服务市场政策齐备,在双碳能源战略目标及新型电力系统构建之下,新型储能应用迎来巨大商机。

    华中三地的《交易规则》明确要求,独立储能电站及储能装置可为市场提供调频辅助服务,允许具备提供调频辅助服务能力的储能装置、储能电站与上述调频资源联合作为调频辅助服务提供者,包括:火储、风储、光储等。此外,具备条件的辅助服务供应商、用户(含售电公司)、虚拟电厂、聚合商等也可以为市场提供调频辅助服务。

    华中三地的调频辅助服务政策落地,对调频市场及功率型储能技术产业链相关公司是利好消息,建议参照《南方区域新型储能并网运行及辅助服务管理实施细则》规则,适用于地市级及以上电力调度机构直接调度的容量为5兆瓦/1小时及以上的独立电化学储能电站,其他新型储能(飞轮、压缩空气等)电站可参照执行。

一、电力辅助服务市场中的“刚需”——调频

    双碳背景下,新能源装机量和发电量快速攀升。数据显示,2015-2021年,中国非化石能源装机由4.8亿千瓦上升至11.2亿千瓦,占全国发电总装机比例由31.5%跃升至47.1%然而,新能源发电具有较强的波动性与不可预测性,因此需要电力辅助服务来平衡电网的波动,以确保整个电力系统的正常运行。

    调频是对电网小幅波动的快速调节电网负荷与发电频率时时处于动态平衡,电网发电功率与负荷功率不匹配时,电网频率会发生波动。调频可以在较短时间内抑制电网频率波动。下图是调频原理及过程,以电网负荷上升为例,全过程为四个阶段。第一阶段电网负荷上升;第二阶段由于发电功率小于负荷功率,电网频率沿负荷曲线下降;第三阶段发电机组一次调频启动,通过调速器控制增加出力,功率沿负荷曲线上升,但电网频率仍小于额定频率;第四阶段二次调频介入,目前主要以自动发电控制(AGC)为主,发电机组功率继续上升直至电网频率恢复至额定频率。目前,部分地区一次调频为基本义务,调频市场通常指二次调频。

    电力辅助服务市场中,电网调频需求刚性强,占比达20%以上。但新能源装机中,风力、光伏发电本身不具备参与调频的能力,水电虽可参与电网调频,但其新增装机占比较小,建设周期过长,因此,大量的火电机组长期承担繁重的AGC(自动发电控制)调解任务,造成发电煤耗增高、设备磨损严重等一系列负面影响,现有电力调频资源已难以满足可再生能源入网需求。

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湖北、江西、重庆三地调频辅助服务政策要点归纳

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    目前调频是以火电机组调频为主,火电机组需要磨煤、燃烧的过程,能量转换时间较长,存在调节速率慢、折返延迟和误差大的缺点。具体表现为调节的延迟、偏差(超调和欠调)等现象。火电调频难以准确满足这种瞬时大功率小幅度、高频率的调频需求,两个细则之下考核加剧,补偿缩水

二、飞轮储能技术在电网调频中的应用及实践效果。

    AGC 调频的平均日指令数量达数百次,此类需求要求储能系统具备快速频繁充放电能力,系统倍率特性高、循环使用寿命长。大功率飞轮储能技术同时具备超高倍率、超快响应、极致精准、极致安全,极致耐候,极致长寿。飞轮储能+火电的联合调频系统可以说是最佳拍档,两者相互补充,发挥各自优势,助力常规燃煤机组调频性能超过燃气机组、常规锂电池调频机组。  

                 

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三、飞轮储能技术已是调频辅助服务市场的营收利器

    调频响应中,考核的三个指标分别为调节速率、响应速度、和调节精度,又称K1、K2、K3,三者的综合指标即为K,代表电厂调频能力的优劣。K值是影响调频收益的最重要指标之一,K值越大,在调频辅助服务竞争中就更有优势,调频收益也就越高,对项目投资方来说,提升K值就是提升利润。

    即:增加调节速率、缩短响应时间、和优化调节精度。

    ①飞轮储能响应速度快(0.1秒)、控制精确、双向调节,和火电机组联合调频,可以有效改善火电机组参与AGC调频的性能。

    ②飞轮储能调节速率快、调节精度高、响应时间短、提高调节深度。

    ③飞轮储能综合调频性能,Kp值可以接近满分,增加AGC补偿费用。

    飞轮储能技术在调节速率、响应时间、调节精度三方面,完全超越火电机组、热电机组、燃气机组、常规锂电储能电站,以山西鼎轮30MW飞轮储能独立调频电站项目为例,年调频辅助服务费用收益预计可达6000万以上,称得上是调频辅助服务市场的“营收利器”。


国内近期在建飞轮储能调频项目                                  

——山西鼎轮30MW飞轮储能独立调频电站项目(飞轮储能)

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