不同调频电源的经济性对比分析

不同调频电源的经济性对比分析是一项复杂的工作，一般可以从初始投资成本、运行期间的调节成本和调频收益分析几个方面进行分析。

1.投资成本

以2.2.2节的结论为例，比较200MW火电机组与20MW电池储能系统的初始投资成本。目前，火电机组的建设成本平均约为4500元/kW，电池储能的投资成本约为8000元/kW，则200MW火电机组的初始投资约为9亿元人民币，20MW锂离子电池储能系统的初始投资约为1.6亿元人民币。虽然火电机组单位功率的建设成本低于电池储能系统，但是单从电网调频这一功能来说，在同等调频能力条件下，其总体投资要高于储能系统。由于电力系统的二次调频任务本质上是平衡负荷10s/3min的短时随机波动，所以需要电量不多，以容量服务为主。因此，在电网装机容量无须增加的情况下，如果单纯从提高系统调频备用等角度考虑，可以优先考虑电池储能这一新兴技术。

2.调节成本

对于火电机组来说，调节服务的成本主要包括热效率损失成本、增加的运行和维护成本、机会成本，以及对发电设备寿命的影响等。与发电机组恒定输出的状态相比，经常调整机组功率会降低热效率，增加所需的燃料量；同时，也会增加发电机组部件的磨损，增加平时的维护工作量，缩短发电机组的维修周期，增加更换磨损部件的费用。发电机组的某些部件是不可更换的，长期和频繁地调整机组功率对这些部件造成的磨损会缩短发电机组的整体寿命。除这些直接成本外，机组提供调节服务还会产生间接成本，如机会成本。预留的调频备用容量将丧失在主电力市场获取盈利的机会，调频备用容量越多，则失去发电量越多，机会成本也越大。

对于电池储能系统来说，充电时吸收功率，起到向下调频的作用；放电时发出功率，起到向上调频的作用。从长期来看，电网的负荷随机波动趋于正态分布，则储能平衡负荷功率波动的充放电量趋于相等，因此储能调频的成本主要在于其充放电效率不为100%带来的能量损耗。电化学储能中，以应用最广泛的锂离子电池为例，其充放电效率可达95%以上，运行成本较低。(www.xing528.com)

3.收益分析

根据国家电力监管委员会推出的《辅助服务管理实施细则》中的规定，有偿辅助服务是指并网发电厂在基本辅助服务之外所提供的辅助服务，包括自动发电控制（AGC），应予以补偿。在电力市场环境下，系统的调频功能由发电机组提供，从电力调度与服务提供者的对抗博弈角度看：一方面，电力调度者会倾向于通过合理调用提供辅助服务的机组，在保证电网频率稳定及安全运行的前提下，支付最低的调频补偿费用；另一方面，辅助服务的提供者则会通过提高机组性能等手段，从主电力市场及辅助服务中获得更多的收益。而调频补偿单价一般较为固定，几乎不受电网电价的影响，因而补偿的不确定性较低。

根据细则要求，华北电网率先研发了并网电厂管理考核系统，并提出了一个表征机组AGC调节效果的综合性能考核指标K_P，覆盖响应时间、调节速率和调节精度三方面。K_P越大，机组参与调频可能性越大，获得的补偿费用也越多。储能系统借助于电化学反应进行功率充放，响应速度快，能精确跟踪功率指令，综合性能考核指标K_P大，无疑可以从辅助服务市场中获得更多的调频补偿收益。而火电机组调频借助于机械惯性的作用，更加滞后和迟缓，相对储能系统来说K_P较小，在与储能系统执行的频率调节任务时，补偿费用也较储能系统更低。

另外，储能系统的运行减少了电网燃料消耗，也相应减少了污染物排放及其治理费用，不仅自身清洁生产，而且具有一定的环境效益。