近年來，在智能電網和可再生能源發電規模快速發展的帶動下，儲能技術越來越成為多個國家能源科技創新和產業支持的焦點。不過，受限于儲能技術成本高、經濟性低以及相關行業政策的缺位，現階段在國內電力行業還不能實現大規模應用。而隨著北京石景山熱電廠2 兆瓦鋰離子電池儲能電力調頻系統的運行，儲能技術實現商業化應用曙光初現。為了解儲能技術在火力發電agc調頻中的運用，以及該項目的運營模式、實際效果、商業價值等，本刊記者走進石景山熱電廠，與公司領導和項目主要負責人進行了深入交流和探討，希望能夠為廣大讀者提供可借鑒的經驗，并帶來有價值的啟發和思考。

2013年9月16日，北京京能電力股份有限公司石景山熱電廠(以下簡稱石熱)3號機組2兆瓦鋰離子電池儲能電力調頻系統正式運行，這是中國第一個以提供電網調頻服務為主的兆瓦級儲能系統示范項目，也是全球第一個將儲能系統與火電機組捆綁聯合響應電網調頻指令的項目。這還是一個商業示范項目，除了論證技術可行性以外，主要目的是驗證儲能在電力調頻領域中的商業價值。該項目投運至今已超過15個月，儲能系統運行穩定、安全可靠、響應速度快、控制精度高，調頻特性遠優于傳統發電機組。目前該聯合調頻火電機組已成為華北電網區域調頻性能最好的機組，機組調頻收益提升顯著。

談起該項目的源起，北京睿能世紀科技有限公司(以下簡稱睿能)首席執行官牟镠峰告訴記者：“我從2007年進入儲能行業起就一直在困惑，大家都說儲能技術好，但就是不掙錢，怎么辦?早在 2010年，美國已經出臺了一系列政策支持儲能應用于調頻市場，于是我們考慮能否通過技術、模式上的本土化創新，將之用在中國。”2011年，睿能開始和京能集團溝通合作事宜。一方面，京能集團認為將儲能技術運用于火力發電agc調頻是一種創新，值得探索;另一方面，令石熱擔憂的是，在沒有任何借鑒的情況下，能否應對電力安全性的挑戰。后來，通過多次組織大型專家論證會，花了六七個月進行反復論證，經歷了無數次艱難的技術對接，最終促成了此次合作。“到目前為止，項目正常運行了十幾個月，效果不錯，和前期的細致論證關系非常大”。

儲能運用于電網調頻優勢突出

調頻是維護電網運行安全性的關鍵技術之一。目前，中國各地區電源結構差異較大，區域電網呈現的調頻能力和效率不盡相同。通常來講，在北方的各大區域電網中，火電機組為主要的調頻電源，優質調頻資源較為稀缺;南方地區水電較為豐富，調頻手段更為多樣化。橫向比較，水電和燃氣機組的調頻性能較好，但火電相對較差。在中國北方地區，隨著可再生能源的大規模開發，風電、光伏的并網問題日益突出，大型火電機組長期提供調頻服務造成機組磨損、能源利用效率下降及故障率升高等問題。從電網調度需求角度出發，隨著風電在電網中比重的增加，為保證電力系統安全可靠運行，電網中必須配置相應的快速響應電源。區域內的調頻電源越能快速、精確地響應調度下發的出力指令，則對電網安全越有利。

大規模先進儲能系統具有毫秒級精確控制充、放電功率的能力，應用于電網調頻時較傳統調頻手段有無可比擬的優勢。自2003年以來，美國一些電網運營商、研究咨詢機構、儲能設備供應商等相關主體協同進行了細致豐富的工作。大量的理論驗證、研究分析和實際測試均表明，儲能技術應用于調頻的效果遠好于火電機組，對系統整體調頻控制有很好的改善作用。2008年美國西北太平洋國家實驗室的分析報告指出，同等規模比較下，儲能系統進行調頻的效率是水電機組的1.7倍，是燃氣機組的2.7倍，是火電機組和聯合循環機組的近20倍。2011年美國電科院(epri)研究報告指出，儲能應用于調頻是在所有電力系統儲能應用中價值最高的。

從實際項目運行效果看，儲能系統能夠有效降低電網調頻容量。2011年，在紐約州電力系統中，9兆瓦的飛輪儲能調頻系統完成的調頻任務量占總體調頻任務量的 23.8%，即3.3%的優質調頻電源完成了23.8%的總調頻任務。美國最大的電力市場pjm于2012年10月1日正式開始運行新調頻市場，目前，pjm新調頻市場運行效果良好，達到預期效果，在系統頻率控制指標和總體調頻補償費用保持穩定的基礎上，實現了系統整體調頻容量降低30%的目標，并且調頻電源性能獲得提升。當大量常規機組容量從繁重的調頻功能中解放出來，一方面提升機組的運行效率和長期的使用壽命，另一方面，也促進了其他輔助服務市場和能量市場的競爭。目前，美國已經正式商用的儲能調頻系統超過10萬千瓦。德國和韓國的儲能調頻市場也在快速發展中，韓國在2014年已經完成第一期共 50兆瓦儲能調頻系統的招標工作，按照計劃未來3年還將分期部署450兆瓦的儲能調頻系統。

在國內，隨著電力系統接入越來越多的風電和光伏發電，系統的凈負荷波動性變得更加顯著，到2020年中國將有總共150吉瓦的風電并入各個區域電網，區域電網內調頻的壓力將越來越大，調頻需求將成倍增長。與火電相比，儲能可以提供更優質的調頻服務，盡管有著技術優勢和巨大市場，但要替代現有的調頻方式，儲能仍存在經濟性上的疑問。

美國儲能調頻發展得益于政策推動

美國儲能調頻的發展得益于美國聯邦能源監管委員會在政策方面的推動。2007年“890法案”確認了包括儲能在內的非傳統發電電源的市場主體地位，要求所有的電力市場無差別對待儲能系統，這是非常重要的，只有身份明確了，參與市場才能名正言順;2011年的“755法案”解決了儲能系統參與電網調頻市場獲得合理回報的問題，要求電網為調頻服務的效果支付調頻補償費用;2013年的“784法案”明確，除儲能調頻應用于美國區域電力市場，還將應用范圍擴大到了全部美國國土范圍。以上三個法案的施行，解決了儲能系統參與agc調頻服務市場的合法性以及獲取合理投資收益的問題，并且以法案形式將儲能調頻應用規模化推廣至全美境內，這對整個儲能行業的健康發展起到了決定性的作用。

“聯合調頻”模式初顯商業價值

石熱共有4臺220兆瓦燃煤供熱機組，目前已在3號機組安裝了2兆瓦儲能系統，其試運行期間已顯著改善了3號機組的調頻性能。該項目運行的基本原理是：當電網發送agc指令要求機組增加出力時，儲能系統放電，相當于增加機組的對外輸出功率;當agc指令要求機組降低出力時，儲能系統機組的對外輸出功率正好與前者相反。

該項目以合同能源管理方式實施，儲能系統由睿能和北京源深節能技術有限責任公司(隸屬于京能集團)共同投資，睿能負責研發、建設和維護，石熱電廠主要負責安全運行。其運營模式被稱為“聯合調頻”。簡單說，就是按照電廠原有的基本調頻準則進行調頻，包括技術、補償方式等，只是進行一些優化。相當于把儲能系統看作一個發電廠，而不是單獨看作一個調頻的儲能原件，這樣就不用單獨為其制定一套辦法和準則，產生的增量收入由三方按比例分成。這種模式找到了進入調頻市場的良好切入點，得到了能源局、電網、電廠各方的支持。

項目總投資約2000萬元人民幣，按照目前的運營情況，預計5-6年能夠收回成本。作為第一個示范項目，睿能的初衷更多在于摸索和驗證儲能在電力調頻領域的技術可靠性和商業價值。目前看來，儲能技術穩定可靠，收益情況也已達到預期。

“石熱電廠作為運行單位，最關心的是兩方面問題：一是如何把在全球都沒有運用過的新技術安全應用在電廠;二是安全運用之后，如何與電廠現有的調頻技術結合，實現‘聯合調頻’，充分發揮儲能技術的作用。”石熱副總經理王斌介紹了該項目投運經驗。解決第一個問題，是在項目前期做各種充分的論證，包括一些特性試驗，以及針對運行一段時間的考驗等。解決第二個問題，從電廠側和儲能側都需要根據適用儲能的技術特點進行優化，主要是分析裝置的個性、分析機組自身agc調整環節的特性，找到最佳的結合點。作為該項目來說，除了安全性以外，“聯合調頻”的示范意義更加重要。

“從運營角度來講，為了適應電廠的實際情況，從數據采樣、信號處理到算法優化，都是一個逐步摸索的過程。從2013年9月掛網運行，到真正效益大幅度提升始于2014年6月，這時聯合調頻才漸入佳境。”石熱該項目主要負責人之一郭永紅向記者介紹。

項目示范效果顯著

該項目結合節能進行商業模式創新，為儲能產業發展找到了突破口，推動技術進步和行業發展，并為火電廠應對電網公司考核，提升輔助服務質量，降低火電機組磨損，減少非計劃停運以及提高燃煤利用效率等方面提供了一定的幫助。項目運行以來，取得了良好的示范效果。主要包括：

石熱3號機組agc調頻有明顯改善。2014年9月26日至今，在儲能系統運行的情況下，機組kp值提升20%，效果明顯。

儲能系統安全性和可靠性高。為了最大限度保證示范項目成果，該項目全部采用了國際領先的產品和設備。項目投運以來，在初期兩個月運行調試后，系統順利進入了長期無人值守運行狀態。運行記錄顯示，該儲能系統已經累計實現充放電40萬次以上，運行穩定，未發生任何安全事故。

儲能系統運行不會對機組運行造成負面影響，在各類設備故障情況下，儲能系統控制裝置故障偵測和保護動作準確及時，不會造成機組設備損傷。

儲能系統具有秒級的快速功率響應和精確功率控制能力，相比火電機組，儲能系統在電網agc調頻應用方面體現出明顯的技術優勢。

明確儲能技術的市場主體地位

2014年國務院通過的《能源發展戰略行動計劃(2014～2020年)》提出了“提高可再生能源利用水平。加強電源與電網統籌規劃，科學安排調峰、調頻、儲能配套能力，切實解決棄風、棄水、棄光問題”的發展思路。

目前，國內已有企業表示對投資建設儲能設施意愿強烈，加快試點項目的推動，將有助于政府及各方參與主體深入了解項目運行實際情況。同時，根據項目效果，將逐步完善儲能參與電力調頻市場機制，引導儲能產業健康有序發展，有效規避大規模建設所帶來的產業風險，為突破現階段儲能技術發展的困境帶來機遇。下階段建議行業主管部門重點在以下三方面作出部署：

明確儲能技術市場主體地位，簡化審批流程。儲能系統進入電力行業，在項目的審批和建設過程中還會面臨諸多問題，包括儲能參與電網運行的主體性質及建設投資企業的相關資格等?，F行的政策對于儲能技術還沒有相應的界定，限制了儲能技術以及儲能企業參與電力業務的空間。

加快制定儲能接入電網的標準。目前，儲能系統接入電網的各項技術要求和管理標準還不夠完善，這會在實施層面給儲能項目增加很多不確定性。

深化電力調頻市場機制，保持政策持續性。從產業健康發展的角度看，建立一個公開、透明的調頻市場，鼓勵各市場主體公平參與競爭，是推動儲能大規模進入電力調頻領域的關鍵因素之一。同時，保持政策持續性，對于培育市場、引導儲能產業有序發展至關重要。