国能电研华山:火储一体化协同控制策略,破局煤电转型
10月10日,由中国电池工业协会主办的中国国际电池工业博览会(IBIE 2025)暨中国国际电池应用大会在深圳召开。国能南京电力试验研究院有限公司智慧控制研究所所长华山,发表《电化学储能耦合传统煤电应用场景探索与实践》的主题报告。
华山表示,在“双碳”背景下,以大比例新能源构建新型电力系统已成为趋势。在此过程中,传统火电、煤电面临诸多挑战,而电化学储能乃至其他类型的储能,在支撑传统煤电适应新型电力系统方面,正开展着积极的探索与实践。
新型电力系统下,传统煤电需支撑新能源的波动性与间歇性,但其调节速率、爬坡能力提升存在局限,利用储能拓展该能力成为迫切需求;配置储能是火电企业降本增效、延长资产寿命、提升竞争力的关键路径,可应对煤电因高速率调峰等产生的设备磨损、安全及能耗问题;电化学储能优势突出,从十年前的火电调频应用,逐步向精准调频、毫秒级响应等多场景拓展,能增强安全性、减少机组磨损并稳定频率;此外,政策与市场双重推动,国家引导结合辅助服务收益等市场机制完善,叠加地方示范项目,共同促进火储联合发展。
华山强调,火储联合市场规模虽不大但增速显著、潜力巨大,2024年我国新型储能装机突破7000万千瓦,其中火电配储累计装机140万千瓦,占比仅1.9%,但规模达 “十三五” 末的20倍,且储能时长多在2小时以下,主要用于电网调频、瞬时电压支撑等短时调节场景。
其核心商业模式为辅助服务市场,经济效益具区域性,广东及北方地区收益较好,通过储能提升火电机组AGC性能获取调频补偿,收益取决于区域电力市场规则与供需,南方区域调频市场出清价不超15元/兆瓦,平均7-11元。同时,火储联合利用率高、活动频繁,2024年火电配储年均等效充放电次数897次,日均超2次,2025年一季度日均利用小时数3.87h,环比降 0.12h、同比增1.23h。
他认为,当前火储联合三大主流技术路线,其一为锂离子电池主导规模化应用,约90%采用磷酸铁锂,其成熟可靠、性能均衡且产业链完善,成本持续下行,具备较多成熟案例,规模化设计利于灵活部署,通常配置3%储能,6-9个月即可完成并网;
其次是混合储能实现性能提升,因磷酸铁锂在火储场景中年充放电达897次,日均2次,实际寿命仅2-2.5年,难以满足长期调频需求,故探索其与碳酸铁锂、超级电容或飞轮等混配,通过功率型与能量型组合弥补寿命短板,实现 “1+1>2” 效果;
此外,智能化协同控制,在火电CCS协调控制与电池侧EMS之间搭建桥梁,构建统筹火电机组与储能装置的协同控制系统,部分功能甚至可上行至基础侧或CCS协调侧完成。核心是将EMS融入 CCS,实现传统煤电机组与电化学储能的统筹控制;同时通过多任务协同控制优化技术,突破电化学储能仅支撑快速调频的局限,结合其成本下降趋势,助力煤电机组更大规模配储,进而探索多类应用场景。
例如保障辅助服务的快速响应模式;应对大范围快速度变负荷等特殊工况,规避电网考核并提升机组安全性的安全调频模式;常规 AGC 模式下,兼顾机组安全、寿命与经济性的综合性能模式;以及助力火电机组向调节性电源转型,利用储能安全降负荷以满足经济性的辅助深度调峰模式。与此同时,华山表示,基于上述研究,团队已开发智能火储协同控制系统,并落地浙江宁波示范项目。该项目为百万级机组,配置28MW/36MWh磷酸铁锂电池与 16MW/4MWh钛酸锂电池,首次尝试电化学储能支撑一次调频,测算显示综合调频性能提升119%;项目单台机组配储容量不足2%,若配储3%-4%,性能提升将更显著。
下一步计划研究多元耦合储能,探索功能型与能量型储能搭配,借助磷酸铁锂电池的成本优势与功率型储能的快速响应性,实现 “1+1>2” 的协同效果。
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