目前我國(guó)各大區(qū)域電網(wǎng)重，主要以大型水電和火電機(jī)組（燃煤機(jī)組/燃?xì)鈾C(jī)組）作為電網(wǎng)調(diào)頻電源。通過調(diào)整調(diào)頻電源出力來響應(yīng)系統(tǒng)頻率變化。但水電及火電機(jī)組在調(diào)頻方面具有一定的局限性。

（來源：微信公眾號(hào)：智見能源 ID：SmartEnergyView ）

一、火電機(jī)組調(diào)頻的局限性

（1）火電機(jī)組的調(diào)頻性能較差（即K值）：響應(yīng)時(shí)滯長(zhǎng)、機(jī)組爬坡速率低，不適合短時(shí)調(diào)頻，調(diào)頻精度不高，有時(shí)甚至?xí)斐煞聪蛘{(diào)頻。主要是由于能量轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)（磨煤、燃燒）、機(jī)組具有調(diào)速不靈敏區(qū)。

（2）參與一次調(diào)頻機(jī)組受到蓄熱制約存在調(diào)頻量明顯不足甚至遠(yuǎn)未達(dá)到調(diào)頻調(diào)節(jié)量理論值

（3）參與二次調(diào)頻的機(jī)組爬坡速率慢，不能精確跟著AGC指令。

（4）參與調(diào)頻，加劇了機(jī)組磨損而損害機(jī)組壽命，增加了燃料消耗，提升了運(yùn)營(yíng)成本，增加了廢物排放和系統(tǒng)的熱備用容量。

火電機(jī)組適用于大幅度、連續(xù)、單向的升降負(fù)荷，而電力系統(tǒng)的調(diào)頻任務(wù)往往是小幅度、頻繁、折返的調(diào)節(jié)。

二、水電機(jī)組調(diào)頻的局限性

（1）機(jī)組全國(guó)分布不均，主要集中在西南及沿海地區(qū)。

（2）水電機(jī)組受地理位置及季節(jié)變化限制（豐水期、枯水期不一樣），受季節(jié)及地理環(huán)境影響，甚至有些機(jī)組的還有防汛抗旱的要求，所提供的調(diào)頻容量有限。

三、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻的特點(diǎn)

（1）性能好，K值表現(xiàn)優(yōu)秀：具有快速響應(yīng)、精確跟蹤的特點(diǎn)，比傳統(tǒng)調(diào)頻手段更為高效。

電儲(chǔ)能系統(tǒng)在額定功率范圍內(nèi)，都可以在1s 內(nèi)以99%以上的精度完成指定功率的輸出，其綜合響應(yīng)能力完全滿足在AGC 調(diào)頻的時(shí)間尺度內(nèi)的功率變換需求，大幅超過常規(guī)火電廠的調(diào)節(jié)能力。如果采用電儲(chǔ)能調(diào)頻技術(shù)， AGC 跟蹤曲線可以幾乎與AGC指令曲線重合，即調(diào)節(jié)方向、調(diào)節(jié)偏差以及調(diào)節(jié)延遲等問題將不會(huì)出現(xiàn)。

通常電網(wǎng)AGC 調(diào)頻功能主要由包括以水電、火電機(jī)組等常規(guī)電源提供。由于這些電源均為具有旋轉(zhuǎn)慣性的機(jī)械器件組成，特別是火電機(jī)組的AGC 調(diào)頻性能，與電網(wǎng)的調(diào)節(jié)期望比較尚有差距，具體表現(xiàn)為調(diào)節(jié)的延遲、偏差（超調(diào)和欠調(diào)）等現(xiàn)象，如下圖所示：

儲(chǔ)能的AGC 跟蹤曲線幾乎與AGC 指令曲線重合，即反向調(diào)節(jié)、偏差調(diào)節(jié)以及延遲調(diào)節(jié)等問題將不會(huì)出現(xiàn)。儲(chǔ)能的綜合AGC 調(diào)節(jié)性能要遠(yuǎn)好于火電機(jī)組，如下圖所示：

（2）短時(shí)功率吞吐能力強(qiáng)，可充可放，雙向調(diào)節(jié)，可以“以一敵三”，獨(dú)立或與常規(guī)調(diào)頻電源結(jié)合，大幅降低傳統(tǒng)調(diào)頻電源容量需求。

針對(duì)系統(tǒng)的AGC 調(diào)頻功能，儲(chǔ)能技術(shù)的調(diào)節(jié)能力數(shù)倍于傳統(tǒng)機(jī)組。假設(shè)區(qū)域電網(wǎng)在2min 內(nèi)有20MW 的升功率需求，即對(duì)系統(tǒng)整體的爬坡能力要求為10 MW/min。如果火電機(jī)組爬坡率為2%/min，則需要一臺(tái)容量為500 MW 的火電機(jī)組來提供調(diào)節(jié)，而采用20MW 的儲(chǔ)能系統(tǒng)就能夠瞬間完成升功率的需求，即在該調(diào)節(jié)速率需求下，1MW 儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的AGC 調(diào)頻能力相當(dāng)于25MW 火電機(jī)組的調(diào)節(jié)能力。如果系統(tǒng)的功率調(diào)節(jié)需求為20MW/min，則儲(chǔ)能的調(diào)節(jié)功率替代效果是燃煤機(jī)組的25 倍?？梢钥闯?，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求越緊迫，儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢(shì)越明顯。

美國(guó)西北太平洋國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究報(bào)告通過更復(fù)雜的仿真，提出了相似的結(jié)論：具有快速調(diào)節(jié)能力的儲(chǔ)能技術(shù)能夠更有效地提供調(diào)頻服務(wù)；根據(jù)California 電力市場(chǎng)的電源特點(diǎn)，平均來看，儲(chǔ)能調(diào)頻效果是水電機(jī)組的1.7 倍，是燃?xì)鈾C(jī)組的2.5 倍，是燃煤機(jī)組的20 倍以上。（保守估算也有10倍以上的性能）

四、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)頻與傳統(tǒng)調(diào)頻電源的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

儲(chǔ)能技術(shù)與傳統(tǒng)調(diào)頻電源的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析3 個(gè)主要方面進(jìn)行,即調(diào)頻電源本身的投資成本、壽命期內(nèi)的運(yùn)行及維護(hù)成本、對(duì)電力系統(tǒng)總調(diào)頻成本的影響：

（1）儲(chǔ)能系統(tǒng)年平均投資是火電的2倍-3倍（與合作模式有一定的關(guān)系）。但是,考慮到在實(shí)際AGC 調(diào)頻效果上兩者有近20 倍的差異,并且儲(chǔ)能產(chǎn)品未來還有成本下降的空間,則儲(chǔ)能系統(tǒng)的等效投資仍然有一定優(yōu)勢(shì)。從長(zhǎng)期的電源投資建設(shè)來看,建設(shè)相對(duì)少量的儲(chǔ)能項(xiàng)目能夠減緩以調(diào)頻為主要目的的火電容量建設(shè)投資,可以較大地節(jié)省社會(huì)總體投資。

（2）儲(chǔ)能系統(tǒng)提供調(diào)頻的運(yùn)行成本也具有一定的優(yōu)勢(shì)。由于AGC 上下調(diào)節(jié)的過程可以近似看做能量平衡的過程,并且充放電過程都是在為系統(tǒng)提供調(diào)頻服務(wù),因此儲(chǔ)能所實(shí)際發(fā)生的成本主要是由運(yùn)行效率決定的能量消耗,其運(yùn)行成本較小?；痣姍C(jī)組長(zhǎng)期承擔(dān)AGC 功能,在頻繁變出力的運(yùn)行工況下,主要會(huì)產(chǎn)生以下三方面的成本：煤耗增加，機(jī)組磨損增加和備用容量導(dǎo)致的發(fā)電損失。

（3）儲(chǔ)能技術(shù)參與調(diào)頻服務(wù)的最大優(yōu)勢(shì)是其具有快速和精確的響應(yīng)能力,單位功率的調(diào)節(jié)效率較高。具有快速響應(yīng)能力的調(diào)頻手段可以在廣域范圍內(nèi)減少調(diào)頻所需容量。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)響應(yīng)速度快短時(shí)功率吞吐能力強(qiáng)，有助于提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性。尤其是當(dāng)電網(wǎng)薄弱時(shí)，有大量的風(fēng)電或其他可再生能源并入電網(wǎng)，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用顯得非常有用。大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以其獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)和較高的環(huán)境效益，通過與自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)的有效結(jié)合，成為維持系統(tǒng)頻率處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，減少旋轉(zhuǎn)備用容量需求，提供黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)的有效途徑。