中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2026年1月9日，國(guó)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(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目案例介紹，其中包含《山東臨清電化學(xué)儲(chǔ)能、電極鍋爐聯(lián)合機(jī)組快速調(diào)頻調(diào)峰實(shí)踐》，項(xiàng)目詳情如下：
山東臨清電化學(xué)儲(chǔ)能、電極鍋爐聯(lián)合機(jī)組快速調(diào)頻調(diào)峰實(shí)踐
推薦單位： 中國(guó)大唐集團(tuán)有限公司
案例單位： 大唐臨清熱電有限公司
團(tuán)隊(duì)成員： 張?jiān)?黨向東 李繼強(qiáng) 劉金標(biāo) 陳允允
翟慶章 唐軍周
一、基本情況
(一)單位簡(jiǎn)介
大唐臨清熱電有限公司成立于2011年，公司現(xiàn)役2臺(tái)35萬(wàn)千瓦超臨界燃煤供熱機(jī)組，總裝機(jī)容量為70萬(wàn)千瓦，兩臺(tái)機(jī)組分別于2016年12月30日和2017年1月23日投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。臨清公司是臨清市工業(yè)用汽的唯一熱源，機(jī)組工業(yè)抽汽為旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)整抽汽，每臺(tái)機(jī)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(dān)臨清市區(qū)的居民采暖，目前采暖面積已達(dá)到680萬(wàn)平方米。多年來(lái)，大唐臨清公司認(rèn)真履行能源央企責(zé)任，主動(dòng)服務(wù)“雙碳”目標(biāo)，緊緊圍繞新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換目標(biāo)要求，全力以赴推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。
(二)案例背景
隨著國(guó)家“2023年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”目標(biāo)的提出，將新能源定位為能源轉(zhuǎn)型的核心載體，截至目前非化石能源消費(fèi)占比達(dá)20%左右，對(duì)火電機(jī)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(tái)機(jī)組深調(diào)能力、調(diào)頻品質(zhì)問題受到嚴(yán)重影響。2號(hào)機(jī)于2020年進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化后取得AGC-R模式資格，在不超過(guò)150th 工業(yè)供汽的情況下能夠參與調(diào)頻，但綜合性能指標(biāo)太低無(wú)法中標(biāo)。1號(hào)機(jī)因調(diào)頻性能指標(biāo)不合格，不具備調(diào)頻能力。2020年兩臺(tái)機(jī)組調(diào)頻凈收入為-587萬(wàn)元。
在新能源裝機(jī)不斷增加的背景下，尤其是光伏發(fā)電的快速增長(zhǎng)，火電機(jī)組負(fù)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(shí)間逐漸拉長(zhǎng)，高負(fù)荷段主要集中在7-9時(shí)與17-21時(shí)，深調(diào)負(fù)荷段主要集中在11-14時(shí)，其余時(shí)間負(fù)荷較為平緩。2022年，1號(hào)機(jī)深度調(diào)峰累計(jì)1769小時(shí)，2號(hào)機(jī)累計(jì)1896小時(shí);2023年，1號(hào)機(jī)深度調(diào)峰累計(jì)1720小時(shí)，2號(hào)機(jī)累計(jì)1828小時(shí)。在風(fēng)光大發(fā)火電機(jī)組深調(diào)期間，市場(chǎng)出清電價(jià)最低可至-0.1元/度，給火電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)極大的影響。若在低電價(jià)時(shí)進(jìn)行機(jī)組啟停操作，將面臨無(wú)法滿足工業(yè)供汽的需求，需要新增20MW左右的機(jī)組降出力，且頻繁的啟停也會(huì)帶來(lái)更多的安全風(fēng)險(xiǎn)，故實(shí)現(xiàn)機(jī)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(yīng)當(dāng)前電力市場(chǎng)的需求，破解當(dāng)前因機(jī)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(shí)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)組具備快速調(diào)頻、調(diào)峰的能力。通過(guò)多方調(diào)研論證，最終確定了機(jī)組聯(lián)合化學(xué)儲(chǔ)能、電極鍋爐提升調(diào)頻、調(diào)峰性能的技術(shù)路線。
項(xiàng)目分為兩部分，一是機(jī)組聯(lián)合化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻部分，通過(guò)借助化學(xué)儲(chǔ)能快速充放電負(fù)荷，解決機(jī)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(jī)組具備快速響應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷指令的能力，從而解決大唐臨清公司在輔助服務(wù)市場(chǎng)板塊，連年虧損的困境;二是機(jī)組聯(lián)合電鍋爐靈活調(diào)峰部分，在新能源風(fēng)光大發(fā)時(shí)段，通過(guò)投運(yùn)電鍋爐產(chǎn)生工業(yè)蒸汽供給工業(yè)用戶，減少機(jī)組接帶供汽量，在保證供汽需求的前提下，從而增加了機(jī)組的深調(diào)能力，減發(fā)電力市場(chǎng)低價(jià)電，增加了公司整體的盈利能力。
二、主要做法與實(shí)踐
(一)化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻部分
大唐臨清公司9MW/9MWh調(diào)頻儲(chǔ)能項(xiàng)目于2021年6月被山東省能源局評(píng)為第一批儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，2021年10月28日開工建設(shè)，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(cè)試，2022年4月1日正式投入運(yùn)營(yíng)。項(xiàng)目用地約1000m2，采用磷酸鐵鋰電池，成組布置12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。同步配套布置水消防、氣體消防、消防報(bào)警控制系統(tǒng)，電站采用無(wú)人值守方式，控制系統(tǒng)與消防報(bào)警均送至主廠房集控室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和報(bào)警遠(yuǎn)傳。
建成后極大改善了兩臺(tái)機(jī)組的調(diào)頻能力和調(diào)頻品質(zhì)，在雙機(jī)運(yùn)行帶350 t/h工業(yè)供汽工況下，雙機(jī)Kp值均達(dá)到了3.68，均為山東省內(nèi)火電機(jī)組調(diào)頻儲(chǔ)能指標(biāo)最優(yōu)。項(xiàng)目投產(chǎn)后大唐臨清公司成立科技攻關(guān)小組，通過(guò)科技攻關(guān)解決了雙機(jī)投調(diào)頻和單機(jī)帶全部供汽的問題，同時(shí)公司安排專業(yè)人員維護(hù)，極大提高了設(shè)備穩(wěn)定性，投產(chǎn)至今運(yùn)行穩(wěn)定。
圖 1 臨清公司化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)電氣接線圖
化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目接入系統(tǒng)方式：儲(chǔ)能系統(tǒng)分為#1、#2 兩個(gè)子系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)容量5MW/5MWh，4MW/4MWh，分別接入1號(hào)、2號(hào)機(jī)組高廠變6kV母線 A 段和 B 段備用間隔，可分別輔助兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)參與調(diào)頻，亦可單獨(dú)輔助單機(jī)參與調(diào)頻。
（二）電鍋爐靈活調(diào)峰部分
大唐臨清公司建設(shè) 60 MW+6MW 容量的電極鍋爐項(xiàng)目，調(diào)峰用電引自220kV 升壓站母線，配備1 臺(tái)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(yù)留 2 期電鍋爐用電容量。該項(xiàng)目于 2023 年 4 月 1 日開工建設(shè)，2024 年 9 月6 日正式轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行。項(xiàng)目投產(chǎn)后機(jī)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(shí)現(xiàn)聯(lián)合深度調(diào)峰達(dá)到額定容量的 25%，即深調(diào)至 90 MW。該項(xiàng)目具有長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)參與深度調(diào)峰的優(yōu)勢(shì)，在滿足電網(wǎng)深度調(diào)峰的同時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)熱蒸汽并入廠用輔助蒸汽系統(tǒng)，兼顧機(jī)組啟動(dòng)用汽、居民采暖用汽，真正實(shí)現(xiàn)機(jī)組的熱電解耦。
電鍋爐調(diào)峰項(xiàng)目接入系統(tǒng)方式：電鍋爐加熱變通過(guò) 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(shè)備用電。
圖 3 臨清公司電鍋爐機(jī)務(wù)系統(tǒng)圖
電鍋爐給水來(lái)自雙機(jī)除氧器，壓縮空氣取自主廠房，機(jī)封冷卻水取自工業(yè)供汽減溫水，并配備鍋爐給水泵 2 臺(tái)，鍋爐循環(huán)泵2 臺(tái)，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(dǎo)，共同調(diào)整鍋爐負(fù)荷。在雙機(jī)全停情況下可作為啟動(dòng)鍋爐使用，通過(guò)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(dòng)蒸汽。
三、成效與創(chuàng)新
（一）實(shí)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(guò)熱器的功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，通過(guò)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(yīng)急啟動(dòng)鍋爐使用，減少了因啟動(dòng)鍋爐點(diǎn)火運(yùn)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(guò)熱蒸汽直接供給工業(yè)用戶，減少機(jī)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(shí)在保證機(jī)組調(diào)頻指標(biāo)的前提下，適當(dāng)降低機(jī)組的負(fù)荷變化速率，機(jī)組的主汽壓力、主汽溫度、再熱汽溫度等各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)幅度，均較改造前降低明顯，大大提升了機(jī)組各主要設(shè)備的安全性。
2.機(jī)組調(diào)頻指標(biāo)提升方面
臨清公司兩臺(tái)機(jī)組由于接帶大流量工業(yè)供汽，在未實(shí)施化學(xué)儲(chǔ)能、電鍋爐聯(lián)合機(jī)組項(xiàng)目改造前，機(jī)組調(diào)頻各項(xiàng)指標(biāo)均值：調(diào)節(jié)速率 K:11；調(diào)節(jié)精度 K2:1.09；響應(yīng)時(shí)間 K3:1.76：綜合性能指標(biāo) Kp 值：2.08，調(diào)頻里程 3500 MW。其中 1 號(hào)機(jī)組由于調(diào)頻指標(biāo)不合格，被取消調(diào)頻資格。改造項(xiàng)目實(shí)施后，目前機(jī)組調(diào)頻各項(xiàng)指標(biāo)均值：調(diào)節(jié)速率 K:3；調(diào)節(jié)精度 K2:1.61；響應(yīng)時(shí)間K3:1.78：綜合性能指標(biāo) Kp 值：3.68，調(diào)頻里程 11000 MW。連續(xù)多月綜合性能指標(biāo)排名位列山東省前五名，從改造前的調(diào)頻指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，被迫取消調(diào)頻資格，到機(jī)組調(diào)頻指標(biāo)名列省內(nèi)前茅，機(jī)組調(diào)頻性能有了質(zhì)的提升。
圖4 機(jī)組調(diào)頻指標(biāo)對(duì)比
機(jī)組調(diào)峰性能提升方面：在未實(shí)施化學(xué)儲(chǔ)能、電鍋爐聯(lián)合機(jī)組項(xiàng)目改造前，居民供熱季雙機(jī)運(yùn)行方式下，全廠的調(diào)峰負(fù)荷區(qū)間：620—350 MW；居民供熱季單機(jī)運(yùn)行方式下，全廠的調(diào)峰負(fù)荷區(qū)間：250—230 MW，且不滿足山東省“三改聯(lián)動(dòng)”存量供熱機(jī)組最小技術(shù)出力不高于 40%額定出力的要求。項(xiàng)目改造實(shí)施后，居民供熱季雙機(jī)運(yùn)行方式下，全廠的調(diào)峰負(fù)荷區(qū)間：620—265 MW；居民供熱季單機(jī)運(yùn)行方式下，全廠的調(diào)峰負(fù)荷區(qū)間：250—140 MW。
改造后全廠單、雙機(jī)運(yùn)行方式下，調(diào)峰深度分別增加了 90 MW、85 MW，同時(shí)達(dá)到了山東省“三改聯(lián)動(dòng)”存量供熱機(jī)組最小技術(shù)出力不高于 40%額定出力的要求。
圖5 機(jī)組調(diào)峰能力對(duì)比
（二）經(jīng)濟(jì)效益顯著
1.項(xiàng)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(xiàng)目一期投資 4900 萬(wàn)元，9 MW/9 MWh 電化學(xué)調(diào)頻儲(chǔ)能項(xiàng)目投資 2989 萬(wàn)元，設(shè)計(jì)使用壽命 30 年；化學(xué)儲(chǔ)能、電鍋爐聯(lián)合機(jī)組快速調(diào)頻、調(diào)峰項(xiàng)目總投資 7889 萬(wàn)元，磷酸鐵鋰蓄電池 SOC值不低于 80%，設(shè)計(jì)使用壽命 2.5 年。
2.項(xiàng)目整體收益情況
電鍋爐調(diào)峰收益：結(jié)合山東省電力市場(chǎng) 2024 年運(yùn)行數(shù)據(jù)情況，2024 年日前出清價(jià)格低于112.35元/MWh 累計(jì)1325小時(shí)，出清電價(jià)均值為-34.65 元/MWh。按照現(xiàn)貨市場(chǎng)日前出清價(jià)格低于 112.35 元/MWh 投運(yùn)電鍋爐，綜合考慮電鍋爐爬坡速率及備用投運(yùn)情況，預(yù)計(jì)年利用小時(shí)數(shù)約 950 小時(shí)，按照發(fā)電變動(dòng)成本333.10 元/MWh 測(cè)算，電鍋爐項(xiàng)目全年收益 1081 萬(wàn)元。電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻收益情況：結(jié)合近三年山東省調(diào)頻輔助市場(chǎng)收益及分?jǐn)偳闆r，臨清公司兩臺(tái) 350 MW 機(jī)組若不參與調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)，月均參與調(diào)頻分?jǐn)?95 萬(wàn)元。參照 2024 年臨清公司參與調(diào)頻市場(chǎng)的收益情況，兩臺(tái)機(jī)組月均調(diào)頻收益 485 萬(wàn)元。綜合計(jì)算電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目投入后，調(diào)頻輔助服務(wù)收益月均增加 580 萬(wàn)元，項(xiàng)目全年收益 6960 萬(wàn)元?；瘜W(xué)儲(chǔ)能、電鍋爐聯(lián)合機(jī)組快速調(diào)頻、調(diào)峰項(xiàng)目整體年收益達(dá) 8000 萬(wàn)元以上，綜合測(cè)算投產(chǎn) 1 年便可收回全部投資成本，對(duì)公司的經(jīng)濟(jì)效益提升明顯。
（三）示范效應(yīng)
電化學(xué)儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目采用 1C 倍率電池，儲(chǔ)能輔助調(diào)頻系統(tǒng)的投運(yùn)，還可以降低機(jī)組在 AGC-R 模式運(yùn)行下機(jī)組壽命的損耗度，如：減少汽機(jī) 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(dòng)，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(yīng)器入口氮氧化物的突變，減少其調(diào)整頻次和噴氨量。同時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠承擔(dān)更多的調(diào)節(jié)負(fù)荷，減輕機(jī)組負(fù)荷調(diào)節(jié)壓力，獲得更高調(diào)節(jié)性能指標(biāo)。系統(tǒng)靈活性實(shí)現(xiàn)單機(jī)運(yùn)行時(shí)帶全部供汽投入調(diào)頻，雙機(jī)運(yùn)行時(shí)雙投調(diào)頻，綜合性能指標(biāo) Kp 值可達(dá) 3.68，實(shí)現(xiàn)單機(jī)帶 50%容量電池投調(diào)頻運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)機(jī)組在現(xiàn)有低熱值煤種情況調(diào)頻運(yùn)行的控制策略優(yōu)化。
電鍋爐儲(chǔ)能項(xiàng)目在負(fù)荷低谷時(shí)段投入運(yùn)行，增加全廠66 MW 的深調(diào)能力，同時(shí)可產(chǎn)出 95 t/h 的工業(yè)供汽，替代機(jī)組部分工業(yè)抽汽，機(jī)組本身負(fù)荷可進(jìn)一步降低，綜合計(jì)算全廠可提升85 MW 左右的深調(diào)能力。相對(duì)于其他儲(chǔ)能形式，電鍋爐儲(chǔ)能項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)峰的功能，項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)明顯。設(shè)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(shí)，增加了供熱企業(yè)的供汽、供熱能力，進(jìn)一步提高了企業(yè)保暖保供的安全性。
四、總結(jié)與建議
隨著電力市場(chǎng)改革的不斷深化，以及風(fēng)電、光伏等新能源裝機(jī)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(shí)對(duì)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(huì)越來(lái)越高?；瘜W(xué)儲(chǔ)能、電鍋爐聯(lián)合機(jī)組項(xiàng)目的實(shí)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(shí)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(chǔ)上，進(jìn)一步提升了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益水平?；瘜W(xué)儲(chǔ)能、電鍋爐聯(lián)合機(jī)組快速調(diào)頻、調(diào)峰項(xiàng)目的實(shí)施，在解決熱電解耦、機(jī)組快速調(diào)頻、深度調(diào)峰等方面有較大優(yōu)勢(shì)，能夠提升火電機(jī)組調(diào)頻、調(diào)峰能力，改善煤電廠的經(jīng)濟(jì)性。緩解電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)的壓力，提升電網(wǎng)安全性，滿足電網(wǎng)新形勢(shì)的要求。將帶動(dòng)全省儲(chǔ)能應(yīng)用的發(fā)展，提高電網(wǎng)新能源的消納能力，推動(dòng)國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
