一、背景及意义
中国共产党第十九次全国代表大会的报告指出，要推进能源生产和消费革命，建设廉洁，低碳，安全，高效的能源体系。大力开发和利用可再生能源已成为世界各国解决化石能源枯竭，应对环境恶化，满足人们日益增长的能源需求的必然选择。
储能作为电源侧，电网侧和需求侧之间的“缓冲器”，是解决新能源消耗问题的关键。要解决新能源消耗问题，必须不断调整供电结构，提高电网安全和输电能力，加强需求侧技术，优化供需。能源产业发展进入新局面、新态势，建立与可再生能源消纳、电厂、电网安全稳定运行相匹配的发展模式是一条必由之路。因此，储能技术在热电厂调峰调频服务中的应用研究对解决新能源消纳问题有着重大意义。
二、火电机组面临的机遇和挑战
根据中国电力企业联合会的统计，目前中国电力供应结构中的火力发电占比最大，但火电设备的利用率较低，表明火电发电过剩。而另一种思维方式，表明火电有很大的负载调节空间。因此，充分利用火电的监管优势对新能源的消耗具有更为普遍的意义。虽然随着新能源和储能技术的不断发展，电力系统中火电的基本位置很难在短时间内发生变化，火电在装机容量，发电和电价经济方面的基本地位可能会发生变化。火电机组为了适应新形势，必须全面发挥负载调节优势。
三、储能技术在调频领域的应用研究
（一）储能技术分类
储能技术是在需要通过设备或物理介质存储能量时使用的技术。储能技术根据储存介质分类，可分为机械储能，电能储存，电化学储能，热能储存和化学能储存。电池储能是一种电化学储能技术，具有能量密度高，调节速度快的优点。相对成熟的技术主要包括铅酸电池，锂离子电池和钢硫电池。
（二）储能技术在调频领域的应用研究
随着电网调峰调频需求大，对近几年在弃风弃光突出的地区，开展在风电、光伏发电项目配套建设储能设施的试点工作。据调查，在储能类型中，电化学储能项目数量占比最大，是重点研究方向；在电化学储能中，锂离子电池占项目和装机容量的比例最大，增长速度最快，已成为增长最快的电化学储能技术。
四、储能技术的应用分析
（一）陕北地区电力系统现状
我国陕北地区新能源（主要风能、光伏）装机占比较大，不可控性和间断性强，对电网稳定性运行造成一定影响，为促进陕北地区可再生能源消纳，火电机组承载着陕北区域电网调峰调频的繁重任务，以陕北某热电厂为例。
安全方面：陕北某热电厂机组每天参与一次调频达上万次，造成发电机组设备磨损严重，超净排放目标难以实现等一系列负面影响，如图5所示。
可靠方面：作为调频电源的主力军，火电机组具有响应时滞长，爬升率低的缺点。有时它甚至会导致区域控制误差的反向调整。
图5 陕北某热电厂参与一次调频实时数据
（二）储能技术在热电厂调峰调频服务中的应用分析
以陕北某热电厂为例，建立以生产调度为控制核心，结合火电机组、储能装置和光伏系统，实现“多源互补、分级调控”。利用储能装置参与调频，提高火电厂“两个细则”收益；利用光伏系统参与厂用配电，主动消纳新能源，降低厂用电率和发电成本；利用多源互补模式，为火电厂提供独立电源，提高保安电源可靠性，筑牢保护重要设备的最后防线，如图8所示。
图8 新型火电企业运行结构图
五、效益和发展
随着储能技术迅速发展以及成本逐年下降，火电企业的基础性地位正在转变，本课题研究在传统火电机组的基础上接入储能设备和光伏系统，投资回报率高，经济环保优势突显，契合了我国低碳绿色能源战略的宗旨、顺应了高效智能电力系统发展的主题。
（一）经济效益
通过ＡＧＣ调频辅助动态运行，减小火电机组输出的波动范围，尽可能地让火电机组在接近经济运行状态下工作，降低运行成本，减少设备维护和更换设备的费用，提高机组的运行可靠性，同时提高机组运行寿命。
（二）社会效益
作为火电企业内部消纳一种新型储能商业模式，推进储能提升电力系统灵活性稳定性应用示范，提倡储能设备的普遍应用，推动储能技术走向成熟发展，同时提升火电企业在电力系统领域至关重要的作用，实现“多源互补、协调发展”。
（三）科技效益
运用一种新的调频方式，来解决电网调频容量不足以及大规模不确定性新能源并网引发的频率稳定问题，提供高质量电能，保证电网运行结构的安全稳定。引领火电企业与新能源联合应用，推动储能技术达到国际先进水平，推动储能技术标准体系的完善建立，形成重点技术规范和标准，具有较强的可推广性和应用前景。
本课题研究储能技术在热电厂调峰调频服务中的应用，可快速、大范围地解决各火电企业调峰调频能力不足问题，快速响应AGC调频，提升火电企业调频补偿盈利；同时促进可再生能源消纳，缓解弃风、弃光问题，提高电网安全稳定运行水平，为新型火电企业在新能源电力发展奠定了基础地位。
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[6]《关于促进储能技术与产业应用发展的指导意见》政策解读：清华大学胡泽春浅谈储能对推进电力转型的作用，2017-10-16。
论文作者:赵东强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第7期
论文发表时间:2019/8/29
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