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年-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。
湖北、江西、重庆三地调频辅助服务政策要点归纳
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。
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)