中國儲能網(wǎng)訊：2026年1月9日，國家能源局綜合司印發(fā)《電能質(zhì)量管理典型案例匯編》，其中包含多個儲能項目案例介紹，其中包含《山東臨清電化學儲能、電極鍋爐聯(lián)合機組快速調(diào)頻調(diào)峰實踐》，項目詳情如下：
山東臨清電化學儲能、電極鍋爐聯(lián)合機組快速調(diào)頻調(diào)峰實踐
推薦單位： 中國大唐集團有限公司
案例單位： 大唐臨清熱電有限公司
團隊成員： 張元生 黨向東 李繼強 劉金標 陳允允
翟慶章 唐軍周
一、基本情況
(一)單位簡介
大唐臨清熱電有限公司成立于2011年，公司現(xiàn)役2臺35萬千瓦超臨界燃煤供熱機組，總裝機容量為70萬千瓦，兩臺機組分別于2016年12月30日和2017年1月23日投入商業(yè)運營。臨清公司是臨清市工業(yè)用汽的唯一熱源，機組工業(yè)抽汽為旋轉隔板調(diào)整抽汽，每臺機組最大抽汽能力為350th，企業(yè)年均供汽量為300th。2021年開始承擔臨清市區(qū)的居民采暖，目前采暖面積已達到680萬平方米。多年來，大唐臨清公司認真履行能源央企責任，主動服務“雙碳”目標，緊緊圍繞新舊動能轉換目標要求，全力以赴推動綠色低碳轉型發(fā)展。
(二)案例背景
隨著國家“2023年前碳達峰、2060年前碳中和”目標的提出，將新能源定位為能源轉型的核心載體，截至目前非化石能源消費占比達20%左右，對火電機組的快速調(diào)頻、調(diào)峰功能，提出了更高的要求。大唐臨清公司因常年接帶大流量工業(yè)供汽，加之
冬季居民采暖抽汽，兩臺機組深調(diào)能力、調(diào)頻品質(zhì)問題受到嚴重影響。2號機于2020年進行協(xié)調(diào)優(yōu)化后取得AGC-R模式資格，在不超過150th 工業(yè)供汽的情況下能夠參與調(diào)頻，但綜合性能指標太低無法中標。1號機因調(diào)頻性能指標不合格，不具備調(diào)頻能力。2020年兩臺機組調(diào)頻凈收入為-587萬元。
在新能源裝機不斷增加的背景下，尤其是光伏發(fā)電的快速增長，火電機組負荷曲線逐漸呈明顯的“峽谷曲線”特征，即中間極低的深谷狀曲線，且持續(xù)時間逐漸拉長，高負荷段主要集中在7-9時與17-21時，深調(diào)負荷段主要集中在11-14時，其余時間負荷較為平緩。2022年，1號機深度調(diào)峰累計1769小時，2號機累計1896小時;2023年，1號機深度調(diào)峰累計1720小時，2號機累計1828小時。在風光大發(fā)火電機組深調(diào)期間，市場出清電價最低可至-0.1元/度，給火電企業(yè)經(jīng)濟效益帶來極大的影響。若在低電價時進行機組啟停操作，將面臨無法滿足工業(yè)供汽的需求，需要新增20MW左右的機組降出力，且頻繁的啟停也會帶來更多的安全風險，故實現(xiàn)機組的熱電解耦迫在眉睫。
(三)案例概要
大唐臨清公司為快速適應當前電力市場的需求，破解當前因機組常年接帶大流量工業(yè)供汽，調(diào)頻、調(diào)峰能力不足的困局，實現(xiàn)兩臺機組具備快速調(diào)頻、調(diào)峰的能力。通過多方調(diào)研論證，最終確定了機組聯(lián)合化學儲能、電極鍋爐提升調(diào)頻、調(diào)峰性能的技術路線。
項目分為兩部分，一是機組聯(lián)合化學儲能調(diào)頻部分，通過借助化學儲能快速充放電負荷，解決機組因接帶大流量工業(yè)供汽調(diào)節(jié)性能差的問題，使帶供汽機組具備快速響應電網(wǎng)負荷指令的能力，從而解決大唐臨清公司在輔助服務市場板塊，連年虧損的困境;二是機組聯(lián)合電鍋爐靈活調(diào)峰部分，在新能源風光大發(fā)時段，通過投運電鍋爐產(chǎn)生工業(yè)蒸汽供給工業(yè)用戶，減少機組接帶供汽量，在保證供汽需求的前提下，從而增加了機組的深調(diào)能力，減發(fā)電力市場低價電，增加了公司整體的盈利能力。
二、主要做法與實踐
(一)化學儲能調(diào)頻部分
大唐臨清公司9MW/9MWh調(diào)頻儲能項目于2021年6月被山東省能源局評為第一批儲能示范項目，2021年10月28日開工建設，同年底建成完工，于2022年3月份完成與山東省調(diào)的聯(lián)調(diào)測試，2022年4月1日正式投入運營。項目用地約1000m2，采用磷酸鐵鋰電池，成組布置12個標準集裝箱。同步配套布置水消防、氣體消防、消防報警控制系統(tǒng)，電站采用無人值守方式，控制系統(tǒng)與消防報警均送至主廠房集控室，實現(xiàn)遠程控制和報警遠傳。
建成后極大改善了兩臺機組的調(diào)頻能力和調(diào)頻品質(zhì)，在雙機運行帶350 t/h工業(yè)供汽工況下，雙機Kp值均達到了3.68，均為山東省內(nèi)火電機組調(diào)頻儲能指標最優(yōu)。項目投產(chǎn)后大唐臨清公司成立科技攻關小組，通過科技攻關解決了雙機投調(diào)頻和單機帶全部供汽的問題，同時公司安排專業(yè)人員維護，極大提高了設備穩(wěn)定性，投產(chǎn)至今運行穩(wěn)定。
圖 1 臨清公司化學儲能系統(tǒng)電氣接線圖
化學儲能調(diào)頻項目接入系統(tǒng)方式：儲能系統(tǒng)分為#1、#2 兩個子系統(tǒng)，分別對應容量5MW/5MWh，4MW/4MWh，分別接入1號、2號機組高廠變6kV母線 A 段和 B 段備用間隔，可分別輔助兩臺機組同時參與調(diào)頻，亦可單獨輔助單機參與調(diào)頻。
（二）電鍋爐靈活調(diào)峰部分
大唐臨清公司建設 60 MW+6MW 容量的電極鍋爐項目，調(diào)峰用電引自220kV 升壓站母線，配備1 臺額定容量為 160 MVA，額定電壓為 220/10 kV 的分裂繞組電鍋爐變壓器，預留 2 期電鍋爐用電容量。該項目于 2023 年 4 月 1 日開工建設，2024 年 9 月6 日正式轉入商業(yè)運行。項目投產(chǎn)后機組可增加全廠 85 MW 深調(diào)能力，且能夠提供 95 t/h 工業(yè)供汽能力。
圖 2 臨清公司電鍋爐電氣接線圖
按照臨清熱電現(xiàn)有深調(diào)能力，電鍋爐投產(chǎn)后，實現(xiàn)聯(lián)合深度調(diào)峰達到額定容量的 25%，即深調(diào)至 90 MW。該項目具有長時間持續(xù)參與深度調(diào)峰的優(yōu)勢，在滿足電網(wǎng)深度調(diào)峰的同時，產(chǎn)生的過熱蒸汽并入廠用輔助蒸汽系統(tǒng)，兼顧機組啟動用汽、居民采暖用汽，真正實現(xiàn)機組的熱電解耦。
電鍋爐調(diào)峰項目接入系統(tǒng)方式：電鍋爐加熱變通過 206-1 和206-2 刀閘分別從 220kVⅠ、Ⅱ母線取電，經(jīng)變壓器變?yōu)?10kV，再變?yōu)?690V、380V 供不同設備用電。
圖 3 臨清公司電鍋爐機務系統(tǒng)圖
電鍋爐給水來自雙機除氧器，壓縮空氣取自主廠房，機封冷卻水取自工業(yè)供汽減溫水，并配備鍋爐給水泵 2 臺，鍋爐循環(huán)泵2 臺，加藥裝置 1 套。鍋爐循環(huán)泵用于調(diào)整內(nèi)筒液位，配合加入的磷酸三鈉調(diào)節(jié)爐水的電導，共同調(diào)整鍋爐負荷。在雙機全停情況下可作為啟動鍋爐使用，通過工業(yè)供汽西線返送蒸汽至輔汽聯(lián)箱，此工況下可提供溫度為 350 ℃、流量 35 t/h 的啟動蒸汽。
三、成效與創(chuàng)新
（一）實現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)峰、供熱多方面提升
1.安全、環(huán)保性提升方面
電鍋爐的產(chǎn)汽可以根據(jù)過熱器的功率進行動態(tài)調(diào)節(jié)，通過管道的優(yōu)化布置，不僅可以并入工業(yè)供汽，也可以作為應急啟動鍋爐使用，減少了因啟動鍋爐點火運行產(chǎn)生的污染物排放量，而且產(chǎn)汽速率更快、更穩(wěn)定。
在非采暖季電鍋爐產(chǎn)生的過熱蒸汽直接供給工業(yè)用戶，減少機組供汽量提升深調(diào)能力，在采暖季的極端情況下，電鍋爐的產(chǎn)汽可以返送至采暖抽汽管道，可提供 250 GJ/h 的供熱量，可以在極端情況下保證居民供熱的安全可靠性。同時在保證機組調(diào)頻指標的前提下，適當降低機組的負荷變化速率，機組的主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫度等各項指標波動幅度，均較改造前降低明顯，大大提升了機組各主要設備的安全性。
2.機組調(diào)頻指標提升方面
臨清公司兩臺機組由于接帶大流量工業(yè)供汽，在未實施化學儲能、電鍋爐聯(lián)合機組項目改造前，機組調(diào)頻各項指標均值：調(diào)節(jié)速率 K:11；調(diào)節(jié)精度 K2:1.09；響應時間 K3:1.76：綜合性能指標 Kp 值：2.08，調(diào)頻里程 3500 MW。其中 1 號機組由于調(diào)頻指標不合格，被取消調(diào)頻資格。改造項目實施后，目前機組調(diào)頻各項指標均值：調(diào)節(jié)速率 K:3；調(diào)節(jié)精度 K2:1.61；響應時間K3:1.78：綜合性能指標 Kp 值：3.68，調(diào)頻里程 11000 MW。連續(xù)多月綜合性能指標排名位列山東省前五名，從改造前的調(diào)頻指標不達標，被迫取消調(diào)頻資格，到機組調(diào)頻指標名列省內(nèi)前茅，機組調(diào)頻性能有了質(zhì)的提升。
圖4 機組調(diào)頻指標對比
機組調(diào)峰性能提升方面：在未實施化學儲能、電鍋爐聯(lián)合機組項目改造前，居民供熱季雙機運行方式下，全廠的調(diào)峰負荷區(qū)間：620—350 MW；居民供熱季單機運行方式下，全廠的調(diào)峰負荷區(qū)間：250—230 MW，且不滿足山東省“三改聯(lián)動”存量供熱機組最小技術出力不高于 40%額定出力的要求。項目改造實施后，居民供熱季雙機運行方式下，全廠的調(diào)峰負荷區(qū)間：620—265 MW；居民供熱季單機運行方式下，全廠的調(diào)峰負荷區(qū)間：250—140 MW。
改造后全廠單、雙機運行方式下，調(diào)峰深度分別增加了 90 MW、85 MW，同時達到了山東省“三改聯(lián)動”存量供熱機組最小技術出力不高于 40%額定出力的要求。
圖5 機組調(diào)峰能力對比
（二）經(jīng)濟效益顯著
1.項目投資情況
大唐臨清公司 60 MW+6MW 容量電鍋爐調(diào)峰供熱靈活性改造項目一期投資 4900 萬元，9 MW/9 MWh 電化學調(diào)頻儲能項目投資 2989 萬元，設計使用壽命 30 年；化學儲能、電鍋爐聯(lián)合機組快速調(diào)頻、調(diào)峰項目總投資 7889 萬元，磷酸鐵鋰蓄電池 SOC值不低于 80%，設計使用壽命 2.5 年。
2.項目整體收益情況
電鍋爐調(diào)峰收益：結合山東省電力市場 2024 年運行數(shù)據(jù)情況，2024 年日前出清價格低于112.35元/MWh 累計1325小時，出清電價均值為-34.65 元/MWh。按照現(xiàn)貨市場日前出清價格低于 112.35 元/MWh 投運電鍋爐，綜合考慮電鍋爐爬坡速率及備用投運情況，預計年利用小時數(shù)約 950 小時，按照發(fā)電變動成本333.10 元/MWh 測算，電鍋爐項目全年收益 1081 萬元。電化學儲能調(diào)頻收益情況：結合近三年山東省調(diào)頻輔助市場收益及分攤情況，臨清公司兩臺 350 MW 機組若不參與調(diào)頻服務市場，月均參與調(diào)頻分攤 95 萬元。參照 2024 年臨清公司參與調(diào)頻市場的收益情況，兩臺機組月均調(diào)頻收益 485 萬元。綜合計算電化學儲能調(diào)頻項目投入后，調(diào)頻輔助服務收益月均增加 580 萬元，項目全年收益 6960 萬元。化學儲能、電鍋爐聯(lián)合機組快速調(diào)頻、調(diào)峰項目整體年收益達 8000 萬元以上，綜合測算投產(chǎn) 1 年便可收回全部投資成本，對公司的經(jīng)濟效益提升明顯。
（三）示范效應
電化學儲能調(diào)頻項目采用 1C 倍率電池，儲能輔助調(diào)頻系統(tǒng)的投運，還可以降低機組在 AGC-R 模式運行下機組壽命的損耗度，如：減少汽機 DEH 系統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)的頻次，降低其發(fā)生故障幾率；還可以減少鍋爐燃燒系統(tǒng)的擾動，平緩主汽壓力溫度的變化；穩(wěn)定燃燒系統(tǒng)，降低脫硝反應器入口氮氧化物的突變，減少其調(diào)整頻次和噴氨量。同時儲能系統(tǒng)能夠承擔更多的調(diào)節(jié)負荷，減輕機組負荷調(diào)節(jié)壓力，獲得更高調(diào)節(jié)性能指標。系統(tǒng)靈活性實現(xiàn)單機運行時帶全部供汽投入調(diào)頻，雙機運行時雙投調(diào)頻，綜合性能指標 Kp 值可達 3.68，實現(xiàn)單機帶 50%容量電池投調(diào)頻運行，實現(xiàn)機組在現(xiàn)有低熱值煤種情況調(diào)頻運行的控制策略優(yōu)化。
電鍋爐儲能項目在負荷低谷時段投入運行，增加全廠66 MW 的深調(diào)能力，同時可產(chǎn)出 95 t/h 的工業(yè)供汽，替代機組部分工業(yè)抽汽，機組本身負荷可進一步降低，綜合計算全廠可提升85 MW 左右的深調(diào)能力。相對于其他儲能形式，電鍋爐儲能項目可實現(xiàn)連續(xù)調(diào)峰的功能，項目優(yōu)勢明顯。設置電鍋爐供汽引入供熱首站系統(tǒng)，在極寒天氣還可提升 250 GJ/h 的 居民供熱能力。在提升全廠調(diào)峰能力的同時，增加了供熱企業(yè)的供汽、供熱能力，進一步提高了企業(yè)保暖保供的安全性。
四、總結與建議
隨著電力市場改革的不斷深化，以及風電、光伏等新能源裝機的不斷提升，傳統(tǒng)火力發(fā)電企業(yè)“壓艙石”作用不斷凸顯，同時對傳統(tǒng)火力發(fā)電企業(yè)的快速調(diào)頻、深度調(diào)峰性能要求會越來越高?；瘜W儲能、電鍋爐聯(lián)合機組項目的實施，不僅滿足電網(wǎng)快速調(diào)頻需要，還可滿足深度調(diào)峰的需求，同時提升了火力發(fā)電企業(yè)的工業(yè)供汽、供熱能力，在保證企業(yè)保暖保供安全的基礎上，進一步提升了企業(yè)的經(jīng)濟效益水平?；瘜W儲能、電鍋爐聯(lián)合機組快速調(diào)頻、調(diào)峰項目的實施，在解決熱電解耦、機組快速調(diào)頻、深度調(diào)峰等方面有較大優(yōu)勢，能夠提升火電機組調(diào)頻、調(diào)峰能力，改善煤電廠的經(jīng)濟性。緩解電網(wǎng)能源結構的壓力，提升電網(wǎng)安全性，滿足電網(wǎng)新形勢的要求。將帶動全省儲能應用的發(fā)展，提高電網(wǎng)新能源的消納能力，推動國家“雙碳”目標的實現(xiàn)。
