原创||火电厂储能调频系统运营收益关键因素分析

作者1: 夜露司库,从事新能源电站、储能项目开发工作。微信号:78189391。

作者2:Earnie,多年区域电网调度运行方式分析经验,现从事新能源、电力系统涉网项目投资分析决策工作。微信号:123386891,欢迎和大家交流!

储能系统提供电网AGC服务始于美国,通过多年的充分测试和验证,取得了较好的效果,在多个电力市场中实现了商业化应用。如超过50MW锂离子电池储能电站参与PJM电力市场的调频市场,20MW的飞轮储能为纽约电力市场提供调频服务。美国的成功经验表明:

一、储能电池系统相比传统电源能提供更精准的功率控制服务;
二、储能电池系统能有效改善电网的AGC控制效果和频率质量;
三、在良好的市场机制下,以提供AGC服务为目的的储能电站通过合理的设备选型、参数配置和控制策略优化,能够实现纯商业化运营。

目前,国内的储能系统参与AGC市场刚刚起步。部分省市区域,如京津唐、蒙西、山西、广东、福建等地均出台了针对储能系统功率调节性能优势的交易补偿政策,补偿水平相比原有的“按电量补偿”有了较大提升。这些政策的出台,极大地刺激了社会资本参与投资运营储能调频电站的热情,起到了加速推进相关产业发展的作用。

另一方面,我国不同省市区域电力系统运行情况千差万别,功率调节需求、AGC补偿及结算机制各不相同,项目前期阶段通过搜集大量历史数据、了解项目所在电力系统的基本运行特征从而开展全面综合、定量分析各相关因素对投资收益和风险控制的影响成为潜在投资主体关心的重要事项。笔者依据自身多年区域电网调度运行方式分析工作经验,结合所在公司已经投入商业化运营的某储能电站AGC系统的运行工作,在大量仿真计算分析工作的基础上,从商业化运营的角度,总结了以下八大因素。

1.AGC补偿机制

目前出台针对AGC性能进行补偿政策的省份主要有蒙西、广东、京津唐、福建等省区。蒙西是仍沿用原“两个细则”,只是在补偿规则中加入了综合性能调节指标对补偿电量进行修正;其余各省均是将AGC作为独立的辅助服务品种从原“两个细则”中抽取出来建立单独的交易市场,通过各市场主体报价、集中出清的形式决定:一、是否中标;二、中标多少;三、以什么价格出清;这就要求市场主体对所在电网的调频需求、电网结构和运行方式、自身调频设备的调节性能等有一个整体把握,才能做出满足利益最大化的最优报价策略。

2.AGC补偿结算方法

不同省份,对参与AGC的调节单元给予的结算算法不同。结算金额同调节性能指标成正比,或者同调节容量成正比,同调节性能成平方比例,甚至呈对数关系。而结算价格也呈现出不同的模式,如按上网电价,以及按市场出清价等等。

3.AGC模式和考核标准

不同省份的调节需求主要取决于所在电网的AGC模式和考核标准。目前三种AGC模式(FFC、FTC、TBC)、两种考核标准(A1/A2、CPS)及其组合衍生,将直接影响电网的AGC需求。

4.所在电网的电气位置

项目在电网中的接入点,将显著影响储能电站本身的运行方式和可被调度量。电力系统运行时常常受断面的影响而被分割成不同的有功无功平衡区域,在这些平衡区中,受电力平衡的影响,在同样的调频需求下,不同电力平衡区中的调频资源被调度的结果大不相同。

5.电网的正常及检修运行方式特点

电网AGC需求的主要来源,一是频率控制,二是跟踪联络线计划。处于电网中不同节点的储能电站,对于上述两点调节需求的调节有效性是不同的,且有效性随着电网正常及检修方式的变化而变化。在现代自动化调度系统中,如果没有特殊约束,往往优先调用最有效的调节资源。因此,电网运行方式将严重影响项目公司的补偿现金流量。

6.调度性能评估算法

从设备层次来说,储能调频电站的有功调节性能指标,是储能电站得以商业化生存的首要前提。虽然不同省份的综合性能调节指标均由调节速率、响应时间、调节精度三个分量合成而来,但具体三个分量如何合成为综合性能指标,以及三个分量各自的算法,从具体计算公式,统计基准值、指令有效性判断标准、统计计算门槛、统计时间窗口等因素来看,各省均大相径庭。

7.储能电池的系统配置、充放电策略、涉网性能以及对寿命的影响评估

不通过省区的项目,需要根据本省电网的特点、调频需求和性能指标统计算法,定制适应于本省的最优系统配置、电池充放电策略,以及在提高性能、降低指令放弃率和提高系统寿命、降低运维成本之间进行优化评估。不同的项目,从电厂级来说,本身对AGC指令的响应特性相差较大;从系统级来说,还可能存在不同模式的振荡。一定容量的储能系统投入后,采用“跑冒漏滴”策略还是采用“一步到位”策略,对整体系统调节性能指标的提升、自身寿命、运行安全性均会产生截然不同的影响;此外,电网公司还会针对储能系统提出包括功率控制、过载能力、保护、电能质量、运行方式及其切换适应性、充放响应时间和调节时间等涉网安全稳定性进行并网前测试计算评估。因此需结合产品自身性能质量、设备厂商技术实力和运维实力、运营主体在电力系统涉网计算分析方面的实力进行综合评估。

8.项目分成机制

不同省份的结算机制不同,如有的省份沿用“两个细则”,项目公司的净收入为包括所有辅助服务品种补偿、分摊、考核、返还四项的代数净收益。有的省份是单独的AGC交易市场,项目公司净收入为AGC补偿扣减分摊费之后的净收入。在不同的机制下,后续其他项目对现有项目的耦合关系,以及项目公司同电厂的分成基准和比例,同样将对投资主体的整体投资回报率产生较大影响,需要在对所在省辅助服务和现货市场改革整体趋势把握的基础上,结合当地税收优惠政策、自身融资渠道和组合资金成本等综合优化考虑。


储能信息汇总

要求配置储能的省份及文件
【12个】

山东省关于印发《关于开展储能示范应用的实施意见》的通知(鲁发改能源〔2021〕254号)20210408

新增集中式风电、光伏发电项目,原则上按照不低于10%比例配建或租赁储能设施,连续充电时间不低于2小时。

山东省关于印发2021年全省能源工作指导意见的通知(鲁能源办〔2021〕1号)20210207
建立独立储能共享和储能优先参与调峰调度机制,新能源场站原则上配置不低于10%储能设施。
山东省能源局关于公开征求《关于开展储能示范应用的实施意见(征求意见稿)》意见的公告20210329
新增集中式风电、光伏发电项目,原则上按照不低于10%比例配建或租赁储能设施,连续充电时间不低于2小时。
风电、光伏发电项目按比例要求配建或租赁储能示范项目的,优先并网、优先消纳。

国网山东关于2020年拟申报竞价光伏项目意见的函20200605
根据申报项目承诺,储能配置规模按项目装机规模20%考虑,储能时间2小时,可以与项目本体同步分期建设。

甘肃发改委关于加快推进全省新能源存量项目建设工作的通知(甘发改能源〔2021〕137号)20210325

鼓励在建存量600万风光电项目按河西5市(酒泉、嘉峪关、张掖、金昌、武威)配置10%-20%、
其他地区按照5%-10%配置配套储能设施,
储能设施连续储能时长均不小于2小时。
对配置储能设施的项目业主,我委将在后续新增项目竞争性配置方面给予支持。

新疆

【光伏5万千瓦+储能≥2小时】喀什地区叶城县2021年光伏发电和储能设施项目竞争性配置工作招标公告 20210319

【光伏5万千瓦+储能≥2小时】喀什地区塔什库尔干2021年光伏发电和储能设施项目竞争性配置工作招标公告20210319

【光伏25万千瓦+储能≥2小时】喀什地区巴楚县2021年光伏发电和储能设施项目竞争性配置工作招标公告 20210319

【光伏20万千瓦+储能≥2小时】关于喀什地区莎车县2021年光伏发电和储能设施项目开展竞争性配置工作公告20210319

配套储能设施充电小时数不低于2小时

江西省能源局关于做好2021年新增光伏发电项目竞争优选有关工作的通知(赣能新能字〔2021〕26号)20210318

申请参与全省2021年新增光伏竞争优选的项目,可自愿选择光储一体化的建设模式,配置储能标准不低于光伏电站装机规模的10%容量/1小时,储能电站原则上不晚于光伏电站同步建设。

关于开展2021年度海南省集中式光伏发电平价上网项目工作的通知(琼发改便函〔2021〕584号)20210315

每个申报项目规模不得超过10万千瓦,且同步配套建设备案规模10%的储能装置。

贵州省风电光伏发电项目管理暂行办法(征求意见稿)20210305

第六条 为满足电网安全稳定运行及调峰需要,已投产的风电、光伏发电项目应在投产一年内配套储能新建的风电、光伏发电项目应按照“同步规划、同步设计、同步建设、同步投产”的原则配套储能;储能建设规模不应低于电网测算建议配置的规模;对自建储能困难的企业可购买同等容量的储能服务。

贵州省能源局关于下达贵州省2021年第一批光伏发电项目开展前期工作计划的通知20210303
贵州能源局关于下达贵州省2021年第一批风电项目开展前期工作计划的通知20210303
请各项目单位据此开展项目有关前期工作,落实建设条件,在配置一定比例储能、经济可行情况下加快项目建设,储能设施具体配置比例根据电网调度需要、项目年可利用小时数和建设时序而定。

贵州省能源局关于上报2021年光伏发电项目计划的通知 20201119
在送出消纳受限区域,计划项目需配备10%的储能设施。

青海省关于印发支持储能产业发展若干措施(试行)的通知(青发改能源〔2021〕26号)20210118

实行“新能源+储能”一体化开发模式。新建新能源项目,储能容量原则上不低于新能源项目装机量的10%,储能时长2小时以上。对储能配比高、时间长的一体化项目给予优先支持。
实行“水电+新能源+储能”协同发展模式。新建、新投运水电站同步配置新能源和储能系统,使新增水电与新能源、储能容量配比达到1 : 2 : 0.2,实现就地平衡。

宁夏发改委关于征求《关于加快促进自治区储能健康有序发展的指导意见(征求意见稿)》意见的函20210108

新能源项目储能配置比例不低于10%、连续储能时长2小时以上。原则上新增项目储能设施与新能源项目同步投运存量项目在2021年底前完成储能设施投运

湖北省能源局关于开展2020年平价风电和平价光伏发电项目竞争配置工作的通知(鄂能源新能〔2020〕32号 )20200608

风储项目配备的储能容量不低于风电项目配置容量的10%,且必须与风电项目同步建成投产,以满足储能要求。
对接入同一变电站的风储与光伏发电项目,优先配置风储项目

国网山西关于2020年拟新建光伏发电项目的消纳意见20200602

建议:新增光伏发电项目考虑具有一定用电负荷的全产业链项目,配备15~20%的储能,落实消纳协议,鼓励集约化开发建设,最大限度发挥电网资源。

国网河南关于2020年申报平价风电和光伏发电项目电网消纳能力的报告(豫电发展〔2020〕220号)20200421

“十四五”新能源消纳能力已达到极限,建议以后新纳入政府开发方案的风电、光伏项目配置足够的储能设施提高调峰能力。

国网湖南公司发展部关于做好储能项目站址初选工作的通知20200323

储能信息
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