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蓝海再现 关于储能调频你了解多少?

北极星储能网  来源:北极星储能网  作者:风满楼 清稚  2021/3/4 8:35:32  我要投稿  

北极星储能网讯:2020气候雄心峰会上,习近平主席宣布:到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。

显然,在碳达峰、碳中和的目标下,风电光伏将再迎大幅增长空间;外加包括新能源汽车在内的用户侧爆发式负荷增加对区域电网的影响,储能调频的总体需求亦将越来越大。而高功率型锂电池储能技术以其快速、精确的功率响应能力,势必在辅助调频领域扮演更为重要的角色。

何为储能调频?

众所周知,电是一种能量,具有瞬时特性,发电负荷必须匹配用电负荷,完美状态下,发电与用电负荷要完全相等。

当然,这是不可能的。

发电负荷与用电负荷就像是一个天平的两端,发电侧服务于用电侧,发电量相当于天平上的砝码,用电侧用电具有一定随机性,调度的主要职责,就是平衡这个天平,让发电厂通过指示进行发电。

当电力系统发电出力与系统负荷不平衡时,频率将随之发生变化。当发电量小于用电负荷时,系统频率降低,反之升高。因此,频率是最为敏感、最能直接反映电力系统有功功率平衡运行参数,也是电能质量指标中要求最为严格的一项指标,当局部区域电力系统频率出现持续波动时,就可能会影响电网稳定。

为保障电网稳定,发电机组必然拥有调频义务,在电力辅助服务市场,发电机组需要定期缴纳保证金,调频能力弱的发电机组无法拿回保障金,相当于罚款,调频能力强的机组则可以通过电力辅助服务赚取利润。对于部分火电机组来说,调频能力的强弱甚至直接决定了电厂是盈利还是亏损。

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好坏。

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,对企业主体来说,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。

电化学储能与火电“珠联璧合”

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,如图:


从响应时间上来说,以南网区域为例,一般燃煤发电机组的响应时间通常在30秒至1分钟左右,部分老旧机组甚至达到两分钟, K2值在0.6-0.9之间;水电响应时间通常在20s以内,其K2值在0.93以上。而储能系统的响应时间仅为两秒钟,应用于联合调频,对煤电企业的调频性能拉升作用可谓立竿见影。

在调节速率上,常规的煤电机组调节速率一般为额定容量的1.5%/min;在额定功率范围内,锂电池储能系统可以在一秒钟内以99%以上的精度完成指定功率的输出;故火储联合调频中,储能系统可以显著的拉升火电的调节速率。

而在调节精度上,储能的AGC 跟踪曲线几乎与AGC 指令曲线重合。如下图:


除此之外,储能的参与还可以延长火电机组使用寿命,减少煤电机组调速阀门的动作,减少其磨损,这项额外收益甚至足以大幅度追平因追加储能设备而产生的投资成本。

随着电化学储能成本的下降,火储联合越来越成为趋势,甚至正逐渐成为必须品,配备了储能的火电机组在调频性能上远超未配储能的火电机组。

当人无我有,变成人人都有

正是这种立竿见影的差距,导致2018、2019年,符合条件并得到政策支持的地区爆发了储能项目“上马热”,储能调频也成为了储能产业中最先实现盈利的细分领域,而且利润还相当可观。

但是,随着越来越多的火电机组上马储能项目,镰刀与韭菜式的利润收割方式必然快速终结,随着储能企业扎堆进入联合调频领域,山西、广东地区市场俨然已经厮杀成了一片红海,随着建设储能辅助调频的机组越来越多,规模相对固定的资金池被迅速摊薄,部分项目已经出现了亏损。

在容量市场,当人无我有的优势消失,躺着赚钱的时代必然远去,能赚钱的项目,必然需要满足“人有我优”的属性。

这是最基本的市场规律。

即:如何配置储能,配置什么样的储能,将成为火储联合调频领域重要的核心课题。这其中,储能系统的性能至关重要。

功率型钛酸锂电池亮相火储市场

任何商业项目想要盈利,最基本的原则就是收益大于成本,调频领域当然也不能免俗。在储能辅助火电调频领域,这个影响收益的关键因素之一,就是储能系统的K值。从这个角度来说,应用于调频的储能电池必须选用充放电速度快、寿命长的功率型电池,使K值增加。因此,电池的寿命、倍率以及安全属性成为了储能系统在调频领域的核心竞争力。

长寿、安全、充放电速度快恰恰是银隆钛酸锂电池的招牌属性,其优质性能远远超过了传统锂电池。据央视财经报道,在六年时间,银隆钛酸锂电池充放电已超过3万次,电池容量却衰减不到10%,这意味着其具有超长的循环寿命;在充放电速度上,银隆新能源公交8分钟充电99%;从安全性能上,银隆曾对其钛酸锂产品进行了穿刺、高温、切割等测试,均无出现冒烟或着火现象。

另外一个影响调频收益的是里程成本。初始投资造成了银隆钛酸锂电池性价比不高的假象。事实上,银隆钛酸锂电池拥有磷酸铁锂三倍以上的寿命和两倍的调频里程,里程成本仅为磷酸铁锂的1/6,而银隆钛酸锂储能系统的初始成本仅为磷酸铁锂储能系统的两倍。那么,总的来说,银隆钛酸锂电池的性价比不但不低,反而理论上达到了磷酸铁锂电池的三倍以上。银隆钛酸锂电池在储能调频领域,具有显著的优势。

如最近投运的珠海横琴综合智慧能源项目,就采用了银隆新能源的钛酸锂储能系统。银隆新能源钛酸锂储能系统通过电网调频、平衡负载波动、黑启动等功能,为横琴新区提供安全高效、经济环保、清洁低碳的绿色能源解决方案。该系统在参与电网调频应用中,响应速度快,短时功率吞吐能力强,且易改变调节方向,与常规调频电源相结合,作为辅助传统机组调频的有效手段,进一步提高电网运行的安全性与可靠性。

凭借优异的节能环保成效与技术创新应用,银隆钛酸锂功率型高效储能系统入选2020年《广东省节能技术、设备(产品)推荐目录》,助力优化产业结构和能源结构,加快新兴产业发展,支持新一代信息技术、新能源、节能环保、数字经济等战略性新兴产业发展。

随着火电调频配置储能逐渐普及,人无我有的先发优势殆尽,钛酸锂电池储能也许会绽放更加璀璨的光彩,凸显其人有我优的特性。


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