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传统火电机组中，储能在发电侧中的应用能够显著提高机组的效率，对辅助动态运行有着十分积极的作用，这可以保证动态运行的质量和效率，且暂缓使用新建机组，甚至取代新建机组。另外，发电机组用电过程中还可及时为储能系统充电，在高峰用电时段提高负荷放电的效率，并且可以以较快的速度向负荷放电，促进电网的安全平稳运行。

在风力发电和光伏发电等新能源发电机组中，储能一方面能够保证新能源发电的稳定性和连续性，另一方面也可增强电网的柔性与本地消化新能源的能力。在风电场当中，储能可以有效提升风电调节的能力，保证风电输出的顺畅性。储能在集中式的并网光伏电站中能够加强电力调峰的有效性，而且还可提高电能的质量，电力系统运行的过程中不易出现异常问题。

1 风力发电侧储能

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风电发电侧储能原理图

风电场的的原始输出功率，此功率具有间歇性、波动性等不稳定因素，若直接并入电网会对电网造成冲击，影响电网的电能质量。故需使用储能系统对此功率进行平抑。假设：电网需求功率为P0,风电发出功率为PW,

P0-PW=P△（式-8）

在没有储能系统的参与下P△就会造成电网的波动，当安装了储能系统以后，P△大于0时，储能系统对电网释放功率，当P△小于0时，储能系统吸收风力发电机释放的多余功率。使得总功率得到平抑。风电场有功功率的变化应该满足如表1中的要求，避免对电网正常运行造成影响。但风电的出力不可控，可以利用储能系统能够快速响应的特性，大功率地吞吐能量，削减功率的偏差，从而满足电力系统对风电功率的要求。

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表1 风电场并网要求

利用储能能量管理系统与风电场自动发电控制系统相互配合，能够更好地完成调度部门对风电场下发电指令。当风电场的实时功率不能满足系统的发电计划时，由储能能量管理系统计算计划与实时功率的差额，将功率指令下发到储能单元控制其充放电，补偿发电计划与实时功率的差额。从而提升了风电场的对发电计划的跟踪能力。

当风电场并网点出现电压瞬间跌落时，可能会引起风电场的大面积脱网，对系统造成很大的冲击，甚至引起区域电网停电，甘肃电网曾经出现过这种故障。可以利用储能系统当作应急电源，增强风电场的低电压穿越能力，从而增强了系统的稳定性。或当系统中有大负荷切入、切出时，利用储能系统的快速响应性，和出色的爬坡能力，能够在一定程度上减轻所引起区域电网内的频率和电压发生波动幅度。保证局域电网的电压和频率的稳定提高电能质量。

2 光伏发电侧储能

光伏发电侧储能的功能与风电发电侧储能的功能并无差别。但是在结构上需要介绍一下。

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图1 储能系统通过升压变压器直接接入交流母线

第一种方式：储能系统通过升压变压器直接接入交流母线，如图1所示。这种方案的优点是储能系统容量配置灵活，不管光伏方阵的朝向是否有有阴影遮挡，所有多余的能量都能统一的收集起来。缺点是储能系统需要单独接入电网，并网手续比较复杂。电池充电和放电经过多级转换，系统换效率较低。很多能量损失在了变压器上。

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图2 储能系统直接接入光伏逆变器直流侧

第二种方式：储能系统直接接入光伏逆变器直流侧，如图2所示。这种方案的优点是直流电能经过一级DC-DC变换直接存储能量，不经过变压器接入电网，效率更高。缺点是需要大功率直流变换器DC-DC。另外，由于不同的方阵发电量不同，蓄电池的容量会出现很大的差异，后期不易调度。

2018年7月，江苏镇江东部百兆瓦级电池储能电站顺利并网运行，成为中国首个并网运行的百兆瓦级电池储能电站。江苏镇江电网侧储能电站对于电池储能在电网侧削峰填谷、平滑电网负荷等方面的应用具有标志性意义，为储能迈向商业化提供了重要实践依据。

光伏发电侧储能最主要的功能之一是接受调度平滑电网负荷，服从并跟踪上级电网的计划曲线。如图3。光伏发电输出功率超过计划曲线时，将多余能量存入储能电池。光伏发电输出功率低于计划曲线时，将储能电池能量输入到电网。

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图3 储能系统跟踪调度计划出力功能示意图

削峰填谷是光伏发电侧储能的另一个重要功能。如图4光伏发电输出功率受限时，将多余能量存入储能电池；光伏发电输出功率不受限时，将储能电池能量输出电网。

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图4 储能系统削峰填谷功能示意图

3 储能调频功能

储能系统具有快速精确的功率响应能力，能够提高火电厂的调频能力，保证电网频率的稳定，提高系统运行的安全性。特别是在电力自动发电控制( Automatic Generation Control)即AGC调频市场，储能系统得到了广泛的应用，目前也是市场上投资回报率最高的储能系统应用。

为什么要调频。中国电网的频率是50Hz，当电网输出有功小于负荷需求有功时，系统频率会降低。反之，当电网输出有功大于负荷需求有功时，系统频率会升高。系统有功功率不平衡是产生频率偏差的根本原因。

我国电力系统的正常频率偏差允许值为±0.2Hz，当系统容量较小时，频率偏差值可以放宽到±0.5Hz。频率下降时，火电机组的汽轮机叶片的振动变大，影响使用寿命，甚至产生裂纹而断裂。频率上升时，转速增加转子的离心力增大,对机组的安全运行不利。

目前电力市场上还主要依靠的火电和水电调频。火电调频时需要从改变进入锅炉的燃料开始，逐步改变锅炉蒸发量，然后才能改变汽轮发电机组的出力，而由于锅炉及汽轮机都是在热状态运行，如果温度变化太快会引起金属部件变形，所以不允许发电机组的电力输出变化太快。水电调频时只要改变水电站进水阀门增减进水量，水力发电机组就会改变电力输出。整个过程基本都是冷态运行，所以一般不会产生不良后果。但是水电站并不普及，一般只建在西南水利资源丰富的地区。所以其他地区的电网还主要依靠火电调频。火电调频与储能调频最大的不足就是不够精确。图5所示，火电调频与实际需求差距较大。图6储能调频示意图可见，储能系统输出功率与AGC指令曲线基本一致。到达良好的调频效果。

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图5 火电调频示意图

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图6 储能调频示意图

目前有法规专门针对火电厂调频不到位的情况进行处罚，如果配套调频储能可免于处罚。火电厂需要配套2-3%的调节深度，如果全国1000GW火电，大约需要30GW的调频储能系统。而且储能调频系统效率极高。储能15分钟相应调剂深度的储能系统，调频效率是水电的1.4倍，燃气机组的2.2倍，燃煤机组的20倍。

储能装置接入后与发电机组原有协调执行AGC调度指令，机组与储能装置协调控制逻辑如下：当电网下达AGC调节指令后，火电机组DCS和储能装置同时接收电网指令，控制机组出力跟踪电网调度指令。机组和储能装置会同时响应，机组响应较慢，储能装置会快速响应，随着机组的响应，储能装置会根据指令和机组响应情况调整输出或者储存功率，完成一次调节过程，等待下一次调节指令的到来。执行逻辑如图7所示。

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图7 火电储能混合调频示意图

文献【3】《储能技术在电力系统调频领域的应用》中详尽介绍了计算调频奖励公式中相关参数的含义和概念。读者可以对照每个省电网公司出台的相关文件进行计算。（储能调频补偿公式为：日补偿费用=日调节深度×调节性能指标×补偿价格）

文献【4】用山西一个已经投产的电厂储能调频系统作为案例进行分析。该电厂原有2台330MW火电机组，配制了9MW/4.78MWH的储能系统。储能系统投资3600万元，每天收益约7万元（年运行250天）。6年就收回投资成本。

1 李俊正.谈储能在新能源与电网协调发展中的重要作用[J]. 经济师,2020(01):284-285.

2 王明扬. 基于储能风电场一次调频的研究[D].沈阳工程学院,2019.

3 杨英勃. 储能技术在电力系统调频领域的应用[J]. 电子元器件与信息技术,2019,3(11):113-114.

4 裴玉祥,贡毅超,马飞, 火电厂AGC储能调频系统的经济收益研究-《能源与节能》2019年1期.

原标题：一文带你了解发电侧储能

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