電化學儲能參與調頻一包養價格市場的貢獻評估方式

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電化學儲能參與調頻服務市場、秒級響應聯絡線功率誤差，而權衡聯絡線功率誤差把持的指標CPS1和CPS2是由分鐘級的聯絡線誤差電量累計值計算獲得的，難以客觀評價儲能對調頻的貢獻。為此，提出了一種電化學儲能參與調頻服務市場的貢獻評估方式。該方式將區域把持誤差作為反應儲能電站調頻感化的影響變量，通過樹立“儲能電站調頻功率”與“區域把持誤差ACE”間的關聯性，獲得儲能調頻對區域把持誤差的感化值，進而構建權衡儲能對系統調頻貢獻水平的指標；基于相信程度，剖析儲能對調頻貢獻水平指標的包養網分布情況，確定儲能在調頻市場的貢獻及經濟效益。根據某省級電網的實際運行數據進行測算的結果表白，該方式能準確權衡儲能的調頻貢獻，為科學公道地制訂儲能參與調頻服務機制供給依據。

（來源：中國電力作者：宋少群, 熊嘉麗, 張偉駿, 惠東, 牛萌, 戴立宇, 蔡強）

引言

電化學儲能作為一種靈活性調節資源，可為電網供給調峰、調頻、旋轉備用、黑啟動等輔助服務，晉陞電網正常運行方法下的調節才能，并作為應急電源，確保毛病和異常工況下電力系統的平安運行，也可以與化石動力、非化石動力聯合運行，進步火電、核電機組應用率，促進新動力消納與高效應用程度，或用于用戶側需求側響應，發揮削峰填谷感化，達到供需均衡[1-2]。憑借其優異的調節機能，電化學儲能在實現“雙碳”目標、推動動力清潔低碳平安高效應用、構建多元化清潔動力供應體系中，無望飾演主要腳色。儲能參與輔助服務市場的研討獲得了一些結果。

文獻[3]提出了基于魯棒模子預測把持的運行戰略，以解決基于概率場景的隨機優化方式存在的概率密度函數難以準確獲取的問題。文獻[4]提出了一種計及機組降損與延緩投資收益的儲能經濟效益建模及評價方式，以解決電源側電池儲能參與輔助服務的間接效益無法量化致使收益分派依據缺乏的問題。文獻[5]為使儲能系統更好地輔助傳統調頻機組參與電網的自動發電把持，提出一種基于動態仿真滾動優化和多目標網絡自適應搜刮算法的優化把持戰略。文獻[6-9]探討了火電與儲能聯合供給二次調頻服務的戰略。文獻[10-12]探討了風電與儲能聯合供給二次調頻服務的戰略。文獻[13]應用動態靠得住性評估模子對儲能接進光伏電站的本錢和收益進行剖析，基于儲能改良光伏出力不確定性影響系統頻率的後果，以最小化系統總發電本錢為目標，評估光伏設置裝備擺設儲能的計劃。文獻[14]構建了計及儲能傑出調頻機能的儲能電站參與調頻場景，探討了儲能參與調頻市場機制。文獻[15]對電化學儲能對調頻指令的響應方式進行了研討，基于模子預測把持方式，提出了一種考慮退步本錢包養一個月價錢的電化學儲能把持技術。文獻[16]提出了一種電化學儲能與傳統風機協同參與系統二次調頻的把持戰略。文獻[17]提出了一種基于動態自動發電把持才能的電化學儲能系統參與電網AGC的把持戰略，但未考慮儲能供給調頻服務的經濟性。綜上，現有文獻對儲能的研討集中于對儲能自己的把持技術、儲能參與市場的戰略以及儲能參與市場的機制方面，對電化學儲能參與調頻市場的貢獻懷抱化評估方式缺少深刻研討。

電化學儲能電站響應速率快，調頻機能包養優于常規電源，參與調頻有助于進一個步驟減少聯絡線誤差，但通過對福建省一座獨立式電化學儲能電站4個月的歷史數據剖析發現，部門時刻的儲能電站調頻動作對聯絡線誤差把持是無效的，是以，需求研討一種可以準確評估儲能對調頻服務貢獻水平的方式，為科學公道地制訂儲能參與的調頻服務市場機制供給依據。

本文提出一種電化學儲能參與調頻服務市場的評估方式，將區域把持誤差作為反應儲能電站調頻感化的影響變量，樹立“儲能電站調頻功率”與“區域把持誤差”間的關聯性，獲得儲能電站調頻感化對區域把持誤差的包養網ppt感化值，進而構建權衡儲能電站調頻感化對系統貢獻水平的指標。運用概率統計學方式，剖析儲能電站調頻感化對系統貢獻水平指標數據的分布情況，總結其規律。依據儲能電站對系統調頻實際貢獻水平來確定補償，既能保證調頻服務市場平穩運行，又能客觀準確權衡儲能電站調頻貢獻，促進電化學儲能產業安康有序發展。

1 國內外儲能參與調頻服務市場情況

1.1 國外相關政策和實踐

1.1.1 american儲能調頻服務市場

american聯邦動力監管委員會（FERC）通過一系列法則，確立了儲能的市場主體定位，針對儲能設包養網計了相應報價、出清、結算和監管機制，完美了輔助服務市場相應規則，推動儲能技術在american電力系統中的規模化應用。

此中，調頻服務市場是儲能在american電網中應用最年夜的市場。以2018年為例，儲能供給了americanPJM市場均勻27%的調頻服務，最高時可供給47%的調頻服務。考慮到儲能與傳統調頻電源調節機能的差異，americanFERC發布的755號號令中請求各區域輸電組織（RTO）與獨立系統運營機構（ISO）在調頻市場中引進計及調頻後果的補償機制。

各ISO為儲能參與市場做出了各種機制摸索。以american賓州-新澤西-馬里蘭電力市場（PJM）和加州電力市場（CAISO）為例，PJM與CAISO均采用調頻市場與電能量市場聯合出清方法，以總購電本錢最小對調頻容量需求與電能量需求進行統一優化，但二者出清模子與價格機制存在必定差異，詳見表1[18]。PJM的實時出清市場中，調頻容量價格為調頻市場出清價格（邊際價格）減往里程價格（被調資源的邊際里程報價）。

表1 儲能參與americanPJM、CAISO市場方法

Table 1 Energy storage participation mode in t甜心花園he PJM and CAISO market in the U包養SA

american的年夜多數電力市場的RTO/ISO在調頻服務市場的補償機制中已經引進調頻機能指標，例如PJM市場引進了較為嚴格的調頻機能考察方式，各類資源在PJM市場中獲得的調頻容量收益與調頻補償收益都與調頻機能指標掛鉤，通過該指標的設立很年夜水平上區分了調頻服務的質量，有利于激勵供應商供給更優質的服務。相對而言，CAISO市場只在調頻里程收益中考慮調頻機能指標，調頻機能高的儲能電站優勢并不明顯[19]。

1.1.2 英國儲能調頻服務市場

在英國市場，儲能可以通過多種方法獲利。儲能可以參與電力現貨市場，或是在場外簽署中長期購售電協議，也可以通過均衡服務市場為電網供給調頻、備用、功率支撐和黑啟動等多種輔助服務。在服務內容互不沖突情況下，儲能可以參與一切合適準進門檻的輔助服務產品，其收益為參與的各輔助服務收益之和。

現階段，各類頻率響應產品已成為英國儲能電站獲取長期包養收益的重要來源，包含強制頻率響應、固定頻率響應、動態高下頻服務、靜態低頻服務和動態遏制。調頻補償僅基于調頻容量和時間的可用性價格（相當于容量補償），不計算調頻里程，也不考慮機能指標。

1.2 國內相關政策和實踐

電化學儲能作為新型電力系統與 “互聯網+”聰明動力的主要組成部門，憑借其響應速率快、調節速度快、調節精度高的運行特徵，在調峰、調頻、疾速爬坡等環節起到了主要感化，且應用范圍有逐漸擴年夜的趨勢[20-22]。近年來，隨著中國電化學儲能技術不斷成熟、本錢逐漸下降、商業化形式日益清楚，其裝機容量還在高速增長。截至2020年末，中國電化學儲能累計裝機3.27 GW，全年新增裝機1.56 GW，同步增長145%[23]。2021年3月，中心提出加速構建以新動力為主體的新型電力系統，儲能作為支撐新型電力系統構建的主要技術和基礎裝備，國家出臺儲能相關政策，多個區域及省份也相繼出臺了獨立儲能作為市場主體參與輔助服務的相關政策。

比擬于燃煤機組、水電機組等傳統調頻資源，電化學儲能因其響應速率與調節速率的優勢，供給調頻輔助服務的後果明顯較好，在部門市場中其調頻後果能達到傳包養留言板統調頻機組的20倍以上[24]。電化學儲能作為主要的靈活性資源，憑借疾速的響應和靈活的布置方法率先在自動發電把持（AGC）調頻領域獲得商業化衝破，其應用從山西、蒙西、京津唐、廣東正在向江蘇、浙江等地擴展。表2為各省（地區）儲能參與調頻市場相關政策。

表2 各省（地區）儲能參與調頻市場相關政策

Table 2 Policies for energy storage participating in frequency regulation market in different provinces and regions

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從表2包養網可以看出，儲能供給調頻輔助服務在各個地區調頻市場均可獲得里程收益（調用補償），部門地區調頻市場可獲得容量收益（基礎補償）。里程收益的計算形式可歸納為基于儲能電站實際的調頻里程或調節深度，通過各地區自行規定的“綜合調頻機能指標”“調節系數”對儲包養網能電站調頻後果進行修改，并按固定價格或出清價格進行計算。容量收益的計算形式則均為按各地區規定的固定價格對中標容量收益進行計算。

1.3 存在的問題

後期，為鼓勵儲能產業敏捷發展，國內各地政策補償系數較高，儲能設施盈利空間年夜，引發社會投資主體爭相進進，導致建包養故事設規模不成控。2021年7月，《國家發改委、國家動力局關于加速推動新型儲能發展的指導意見》指出，要隨機應變樹立完美“按後果付費”的電力輔助服務市場機制。一些省份也留意到電化學儲能市場化發展的問題，采用了“一刀切”的原則，如更改權衡機組調頻機能參數的計算方式、下調調頻申報價格下限等，影響了市場對儲能產業的正向激勵、培養感化。

當前國內外調頻市場存在的重要問題是缺少統一有用的儲能電站調頻貢獻度評估方式。在國內現有儲能參與調頻市場的獲益方法中，與火電等傳統調頻資源的區別重要是里程收益（調用補償）的計算方法分歧。各地區多采用綜合機能調頻指標，對儲能電站的調頻里程進行修改，使之更貼近資源實際調頻後果。但各地區的綜合機能調頻指標計算方式包括的維度紛歧，且計算方式隨意性較年夜，對采用綜合機能調頻指標修改儲能電站貢獻度的後果，也缺少公道的量化評價方包養式。

以國內一座由第三方投資的電網側獨立式電化學儲能電站為例甜心寶貝包養網，其參與調頻服務市場的收益與其對電網實際貢獻水平存在不婚配的問題。根據該座儲能電站4個月運行數據進行測算剖析，電化學儲能電站參與電網調頻具有以下特點。

（1）儲能調節響應機能優異。儲能調節速度為火電機組的20~50倍，水電機組的3~5倍；響應時間為火電機組的1/8~1/15，水電機組的1/4~1/6；調節精度為火電機組的1/30~1/60，水電機組的1/15~1/25。

（2）儲能總體可調節容量偏小。該儲能電站的調節容量為±30 MW，最年夜可調節容包養情婦量為60 MW，占全網系統調頻容量總需求的3%~6%。

（3）儲能調頻的里程與貢獻度不婚配。該儲能電站參與AGC后，全網調頻里程增添20%~30%，此中儲能調頻里程占比為35%~50%，可是系統調頻的關鍵指標CPS1和CPS2上沒有獲得可觀測的晉陞。重要緣由是：權衡聯包養女人絡線功率誤差的指標CPS1和CPS2指標是根據分鐘級的聯絡線誤差電量累計值來計算的，而儲能是秒級響應，部門儲能動作值對聯絡線功率誤差把持是無效值。

是以，需求根據以上特點，對儲能參與系統調頻的貢獻情況進行客觀評估，以儲能電站對系統調頻貢獻水平來確定調頻補償。

2 儲能電站調頻貢獻度評估方式

2.1 評估方式

電網的任一變量數據遭到該時段儲能電站調頻功率、所有的并網發電機組出力、電力負荷、頻率等變量時變性的配合影響，且該儲能電站調頻容量小，難以通過直接觀測的方式找到與儲能電站調頻感化關聯的“系統變化量”。是以，本文提出以非時變的方式推導獲得儲能電站調頻感化的“系統變化量”來評估儲能電站調頻貢獻。

已知任一時刻的一切并網機組出力、包養聯絡線功率與負荷之和為零，即包養感情

式中：PCL為聯絡線實際功率；PGi為機組實時輸出有功功率；PL為系統有功負荷；n為并網機組數。

PCL可用聯絡線計劃功率PCL_P和聯絡線功率誤差ΔPCL表現，即

對于具有旋轉慣量的調頻機組（共m–1臺），其實時功率等于機組不成調功率部門PGi_不成調與調頻功率PGi_可調疊加。而儲能電站參與調頻時，實時功率P儲能就是其調頻功率。結合式（1）和（2），可獲得

所以，聯絡線功率誤差ΔPCL是與一切調頻機組的調頻功率強相關，可將聯絡線功率誤差ΔPCL作為反應儲能電站調頻感化的影響變量。

互聯電網AGC把持形式凡是采用聯絡線誤差把持形式（簡稱TBC形式），即頻夢中，葉秋鎖包養網不在乎結果，也懶得換，只是睡著了，讓率與聯絡線誤差把持形式。在TBC把持形式下，區域把持誤差ACE反應了整個把持區內總發電與總負荷的均衡情況。ACE由聯絡線實際潮水與計劃誤差以及系統頻率與目標頻率誤差構成，充足考慮把持區系統當前發電、負荷、頻率等原因。ACE計算公式為（不考慮無意交換電量與時差矯正）

式中：∆Pt為目標把持區聯絡線潮水誤差之和；B為電力包養意思系統的頻率系數；∆f為系統頻率誤差。

從把持論角度來看，AGC是一個通過調節發電機出力使由包養網于負荷變化和機組出力波動而產生的ACE不斷減少直到為零的閉環把持過程。是以，互聯電網ACE作為反應儲能電站調頻感化的影響變量更為合適。

本文提出的電化學儲能參與調頻服務市場貢獻評估方式，起首是根據儲能參與調頻服務市場后，聯絡線功率誤差每分鐘均值（記為ΔPi_CL）、頻率誤差每分鐘均值（記為Δfi）、儲能電站每分鐘出力均值（記為Pi_儲能）、其他參與調頻的水電機組、火電機組、抽蓄機組功率每分鐘均值（記為ΔPi_其他調頻機組），構建評估模子。通過聯絡線功率誤差，樹立“儲能電站調頻功率”與“區域把持誤差ACE”之間的關聯性，采用多時間標準慢慢累加的方式，獲得儲能調頻感化對區域把持誤差的感化值（以下簡稱“系統變化量”），進而構建權衡儲能調頻感化對系統貢獻水平的指標。此方式適用于儲能秒級響應的調節特徵，同時可運用概率統計學方式，剖析儲能調頻感化對系統貢獻水平指標數據的分布情況，總結其規律。

2.2 貢獻水平指標計算方式

電化學儲能電站參與調頻服務市場對系統貢獻度的計算流程如圖1所示。