电厂调频项目可行性研究报告

储能系统优化AGC调频项目可行性研究报告目录一、前言 (3)（一）项目名称 (3)（二）项目性质 (3)二、项目背景及改造的必要性 (3)（一）项目提出的背景 (3)（二）进行技术改造的必要性 (4)（三）原系统和设备的基本情况 (6)三、储能系统方案 (8)（一）储能系统介绍 (8)（二）XX项目储能系统设计原则 (10)四、项目系统设计相关内容 (11)（一）电气设计 (11)（二）储能系统布置 (11)（三）电缆通道 (11)五、财务评价 (12)（一）投资估算 (12)（二）财务评价 (12)六、结论与建议 (13)（一）结论 (13)（二）建议 (13)可行性研究报告内容一、前言（一）项目名称先进储能系统优化AGC调频项目（二）项目性质本项目由XX热电分公司联合XX等专家，通过调研、论证，进行了深入的可行性研究。

储能联合火电机组优化AGC调频，在国内还属新生事物，在技术上具备可行性，在经济效益上可以通过积极尝试商业模式和运行机制的创新，使得实施主体获得有利收益。

本项目计以效益分享的模式投资建设，通过委托XX公司实施技术开发和技术服务，在XX热电厂内建设基于锂离子电池技术的储能系统优化AGC调频服务，可以共享部分知识产权，分享AGC调频补偿收益。

二、项目背景及改造的必要性（一）项目提出的背景国家能源局（原国家电监会）曾下发《并网发电厂辅助服务管理实施细则》和《并网发电厂并网运行管理实施细则》，简称“两个细则”，并要求各区域电网开展发电厂并网运行与辅助服务评价管理的工作。

2016年6月7日，国家能源局发布了“国能监管【2016】164号”文件《关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作》，其中明确指出：“在保障电力系统安全运行的前提下，充分利用现有政策，发挥电储能技术优势，探索电储能在电力系统运行中的调峰调频作用及商业化应用，推动建立促进可再生能源消纳的长效机制”、“在发电侧建设的电储能设施，可与机组联合参与调峰调频”。

在国家电力改革的大背景下，国家能源局提出以上指示，是因为传统火电调频机组因其固有的缺点而不能精确跟踪功率调度指令，且执行调频任务时不易实现工作在经济运行区内，因此，随着电力系统快速发展以及新能源发电的高比例渗透，电网调频容量不足的问题凸显，寻求新的调频手段辅助传统机组提升电网整体调频能力成为研究的热点。

而先进大规模储能系统具有毫秒级精确控制充放电功率的能力，被应用于电网调频有着和常规机组调频相比无可比拟的优势。

发电机组是旋转的大容量有功和无功发生装置，而储能系统可视为静止的相对小容量有功和无功发生器，两者的主要区别在于其输出范围和响应特性的不同，前者输出范围大、但反应速度慢，而后者相对容量小、但响应速度快，两者之间协调运行能够显著改善火电机组对电网AGC调频指令的执行效果。

京能集团石景山热电厂2MW锂离子电池储能系统联合火电机组参与AGC调频的科研示范项目证明，该模式具备在我国实现商业化运行的条件。

（二）进行技术改造的必要性1、国家政策支持国家宏观能源战略已多次强调储能产业是国家“十二五”产业发展的重点方向，《中国的能源政策2012年》白皮书中明确提出：“围绕能源发展方式的转变和产业转型升级，在储能、智能电网等领域实施重大科技示范工程，加大资金、技术、政策支持力度，建设重大示范工程，推动科技成果向现实生产力转化。

”国家发改委《“十二五”战略性新兴产业发展规划》和国家能源局《能源发展“十二五”规划》也强调了新能源并网及储能系统的核心技术研发及示范项目建设，是现阶段我国新能源发展的重要任务。

2014年4月国家能源局召开了“辅助服务深度试点启动会”，明确储能为试点工作内容。

2016年6月国家能源局发布了《关于电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知》，明确指示“再发电侧建设的电储能设施，可与机组联合参与调峰调频”等一系列要求。

2、可再生能源大规模并网带来调频的问题山西省电源结构以大型火电机组为主，ACE调频电源几乎全部为火电机组，优质调频电源稀缺。

由于火电机组ACE调节能力较弱，因此山西电网整体ACE调频能力有限。

同时，山西在“十二五”期间规划建设1200万千瓦风电装机。

截至2014年底，山西电网实际并网装机容量已超过600万千瓦，风电穿透率达到10%，风电的大规模并网将显著增加电网的ACE调频需求。

特别是，在冬季风电大发的时期，由于大量火电机组进入供热期运行，使得电网的调频能力进一步下降，进而将对风电的开发利用形成严重制约，电力系统运行安全存在潜在隐患。

3、储能系统可以提高XX热电辅助服务收益目前机组每月双细则分摊较多，AGC补偿较少。

储能系统投运后，XX机组的AGC调节能力将显著增高，成为山西电网最优质的AGC调频电源之一，预计XX#3（#4）机组月均AGC补偿将达到200万元，考虑机组及储能系统常规检修和山西电力生产的现实情况，取保守值估计机组改造之后每年将获得AGC补偿纯收益约2000万,测算依据见后文。

此外，AGC调节能力提升，可降低机组一次调频的任务压力和考核数额，形成收益。

4、储能系统参与调频有利于火电机组安全生产XX热电的煤粉炉机组通过加强管理等手段，本身也能够提升参与AGC辅助服务的补偿效果，但传统机组将一次能源转换成电能毕竟需要经历一系列复杂过程。

由于储能系统具备响应速度快、精度控制高、能够双向调节的基本优点，可以使得火电机组从AGC调频任务中解放出来，稳定出力并提高负荷率将很好地改善机组燃煤效率，缓解由于频繁AGC调节造成的火电机组的设备疲劳和磨损，提升机组的可用率及使用寿命，进一步促进全社会的节能减排。

（三）原系统和设备的基本情况1、原有系统和设备简述XX电厂2X300MW机组。

2、运行简历从运行历史数据中截取供热季和不供热季各一个月数据，包括AGC指令和负荷出力，具体数据见附件。

3、主要历史状况和存在的问题目前机组每月双细则分摊较多，AGC补偿较少。

山西能监办颁布的双细则数据统计XX机组2017年度KP数据如下：3月AGC总补偿为70万元由机组接受“两个细则”考核的历史记录可见，目前XX机组KP值供热期在2.5左右，非供热期在3.0左右。

如果机组为了响应“两个细则”，加大自身传统的机械调节模式，可能会由于给机组过大工作出力的压力，而使得设备过劳损，进而影响安全生产。

根据两个细则AGC服务贡献日补偿费用计算如下：日补偿费用=D(调节深度)×Kpd(日平均Kp值)×YAGC(单价)根据现场历史运行数据估算，AGC运行BLR模式下调度下发日任务量非供热期3000M左右，供热期2000M左右，但是由于XX机组调节速度K1，响应时间K3偏低，任务量大部分都没有有效结算变成调节深度。

增加储能系统之后，在机组与储能配合良好情况下，K1，K3数值能显著提高，综合性能指标KP值非供热期能到6左右，供热期能到5左右，调度下发的日任务量有一半以上可以有效结算，从而估算AGC日补偿收益约为：1500M*6*15元/M=135万元(非供热期)，1000M*5*15元/M=75万元(供热期)。

根据供热时间，大约6个月计算，月均补偿205万元，如果设备运行良好，ACE模式月投入20天以上，月补偿收益在200万以上， ACE模式年投入200天以上的话，年补偿收益应该在2000万以上。

不过调度的AGC运行规则也在调整，最终具体收益不确定因素主要还在于日任务量，以及调度对机组参与ACE运行的调用频率。

三、储能系统方案（一）储能系统介绍火电机组与储能系统联合调频的基本原理如下图所示，是在发电厂内增加储能设备，火电机组通过主变压器并网、储能设备通过高厂变并网，两者之间协调运行能够显著改善火电机组对电网ACE调频指令的执行效果。

发电机组是旋转的大容量有功和无功发生装置，而储能系统可视为静止的相对小容量有功和无功发生器，两者的主要区别在于其输出范围和响应特性的不同，前者输出范围大、但反应速度慢，而后者相对容量小、但响应速度快。

利用储能系统快速调节输出功率的能力，以火电机组作为响应AGC调频指令的基础单元，辅以储能系统作为补充的快速响应单元，将机组出力与储能系统出力进行合并后作为系统总出力送至电网，达到改善机组AGC响应速度和精度的目的。

联合响应调频指令图示参与联合调频的储能系统主要包括储能电池单元、PCS装置、储能系统总控单元等组成。

①储能电池单元采用集装箱封装，大幅度降低了施工和安装难度。

②双向功率变换装置（PSC）作为储能系统与电网连接的功率接口设备，承担控制电网与储能单元间能量双向流动的功能，满足功率控制精度和充放电快速转换的响应速度要求。

通常选用的逆变设备，其大容量功率变换装置采用单级PWM全桥拓扑，主要构成部分包括基于高频功率半导体器件的双向PWM逆变回路、网侧滤波器、直流侧和交流侧保护装置，以及外围的数字控制回路、并网变压器等；逆变器整体采用集装箱的模块化设计，整体封闭，运行安全性好。

③储能系统总控单元负责与电厂RTU和DCS系统通讯接口/硬接线等方式连接，获得ACE调度指令，接收储能系统6.3kV接入点状态信息，以及DCS投切操作指令等，同时上传储能系统状态信号。

（二）XX项目储能系统设计原则储能系统机端AGC调频应用中，储能及逆变设备为项目的核心，对储能系统在可靠性、循环寿命、能量效率、充放电时间比，以及外形尺寸方面提出了全面的要求，主要包括：●储能系统需要具备高可靠性、高安全性：火电厂机端应用对储能系统可靠性和安全性提出严格的要求，包括各种正常和电网/机组故障工况下的可靠运行；储能系统应具备完善的故障管理功能，储能系统故障不应当影响机组的正常运行；储能系统应具备完善的防爆、防火、抗震等保护，满足运行安全要求；●储能系统充放电时间比应接近1:1，即储能系统在可利用运行区间内充电功率与放电功率应保持一致，同时具有较高的能量效率；●储能系统应当具有较高的能量效率，这一方面可以降低储能系统运行的用电损耗，另一方面可以提高储能系统的可利用率；●储能系统循环寿命应满足AGC调频应用中，频繁往复充放电要求，满足经济性寿命周期；●储能系统应具有高度集成化设计，尺寸不宜过大，以满足机端安装场地相对狭小和施工限制；●储能系统应具备快速的充放电响应速度，满足AGC调频应用的需求。

四、项目系统设计相关内容（一）电气设计1、储能接入容量根据电厂提供信息，高厂变有足够容量满足储能系统接入。

具体详细论证需要拿到高厂变运行数据然后跟设计院进行相关论证。

2、储能系统的接入方式主储能系统通过电缆连接，接入厂内#3（#4）机厂用6KV母线A(B)段备用间隔，受容量限制可能需要增加#3（#4）机6KV备用间隔一个，保证储能系统长期投运AGC调节。