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1、 内蒙古华电包头发电有限公司 发电机组AGC储能辅助调频项目 可行性研究报告 深圳市科陆电子科技股份深圳市科陆电子科技股份有限公司有限公司 二一八年六月深圳 目 录 一、项目概述 4 1.1 项目概况. 4 1.2 项目实施单位. 4 1.3 项目责任单位和责任人. 5 二、项目建设背景 6 2.1 电网负荷波动大，优质调峰调频资源稀缺. 6 2.2 可再生能源大规模并网对电网安全和稳定造成冲击. 7 2.3 弃光、弃风、弃水现象突出，可再生资源浪费严重. 9 三、项目建设的必要性 10 3.1 国家政策支持 10 3.2 蒙西电网能源结构对优质调频资源有迫切需求. 10 3.3 项目投运后能
2、够显著提升电厂机组 ACE 调节能力. 11 3.4 项目投运后能够增加提升电厂辅助服务收益，并提高机组安全运行可靠 性. 11 3.5 项目实施有利于改善电厂目前的财务状况. 11 四、项目建设的可行性分析 12 4.1 储能技术已经完全能够满足电网调频技术和安全要求 12 4.2 储能系统应用于电网 AGC 调频优势明显 12 4.3 磷酸铁锂电池特征适合于国内电网 AGC 调频 13 4.5 机组厂变容量满足储能系统接入要求 15 4.6 储能系统满足机组系统保护要求 18 4.6 电厂有足够的空间满足储能系统建设要求. 23 五、方案论证 24 51 方案论证的原则 24 5.2 备选
3、技术方案 24 5.3 储能系统实施方案 26 5.4 施工方案 29 六、项目规模和主要内容 31 6.1 储能系统原理及结构 31 6.2 储能辅助调频系统主要设备 32 七、系统改造工程 36 7.1 DCS 改造方案 36 7.2 RTU 改造方案 37 7.3 电气控制保护改造. 37 7.4 消防设计 38 八、投资估算表及设备、材料明细表 39 九、经济效益分析 40 9.1 收益模型. 40 9.2 财务分析. 42 十、敏感性与风险分析 43 10.1 敏感性分析. 43 10.2 风险分析. 45 10.2.1 政策风险 45 10.2.2 市场风险 46 十一、评价结论
4、46 11.1 储能技术应用于发电机组调频是一种技术创新 46 11.2 系统自身设计保障了发电机组安全运行 46 11.3 系统能够增加发电机组收益 47 11.4 项目具有良好的间接效益和社会影响 47 十二、项目单位上报意见 47 十三、不同厂家储能技术对比 48 十四、附件 49 13.1 国家能源局关于促进电储能参与 “三北” 地区电力辅助服务补偿 （市场） 机制试点工作的通知. 49 13.2可再生能源调峰机组优先发电试行办法的通知. 49 一、项目概述一、项目概述 1.1 1.1 项目概况项目概况 内蒙古华电包头发电有限公司装机容量 2*600MW，是中国华电集团在包头投 资建设
5、的大型火力发电企业，位于包头市九原区麻池镇，地处蒙西电网东西枢纽 地带，据包头市区 8 公里，交通便利。项目属于技术改造类项目，拟在包头河西 电厂发电机组侧安装建设基于磷酸铁锂电池技术的 18MW/9MWh 电网级储能系统， 该系统将联合火电机组开展电网 AGC 调频业务，系统调频时按 18MW/2C 输出。本 项目预算总投资约为 7000 万元，拟采用能源合同管理模式，由深圳市科陆电子 科技股份有限公司负责筹备项目全部投入资金。该系统投运后，能够大幅度提高 发电机组 AGC 调频水平，使其成为蒙西电网最优质的调频电源之一。 1.21.2 项目实施单位项目实施单位 深圳市科陆电子科技股份有限公
6、司成立于 1996 年，2007 年 3 月在深圳证券 交易所挂牌上市（股票代码：002121），科陆是为智慧能源和能源互联网提供核 心技术与系统解决方案的国家重点高新技术企业，主营业务涵盖新能源、电动汽 车生态圈、智能电网、产业园区能源智能服务、智慧工业、智慧城市及能源金融 等领域。公司自 2009 年涉足储能领域，致力于为新能源发电提供整体解决方案 及自主研发制造储能产品。 科陆是国内最早从事电网储能领域开发的企业，是中国储能协会唯一理事长 单位，并作为储能行业补贴标准制定小组组长单位，就微电网以及未来国内储能 补贴阐述了基本方向， 并负责牵头国家储能产业“十三五”规划课题大纲的编写 及规
7、划工作。 科陆联合国家、地方科技创新平台，联合各大高校、科学院、研究所、院士 工作站，展开储能应用在可再生能源用电侧、发电侧及输配电侧各个领域的研究 工作，先后经历该产业的萌芽期、过热期、复苏期、发展期，为步入产业的成熟 期做了各方面的铺垫工作.目前科陆电子在“风光储输用”虚拟电厂、需求侧无 人值守储能电站、基于物联网（IoT）的储能设备云平台系统具有领先的技术， 科陆具有自动峰谷和群控操作能力的储能产品也已经问世，可实现 10MWh 级、 100MWh 级能量同步迁移。科陆电子目前在储能全生态链布局方面处于领先地位。 科陆电子拥有丰富的储能项目开发管理经验，是国内最早开发大型兆瓦级储 能系统
8、的企业。目前已经完成了山西同达、西藏双湖、佛山、玉门、曲麻莱、祁 连、共和、黄河水电等大型储能项目的交付。科陆在青海玉树无电地区建设的离 网光储电站奠定了公司在离网电站领域的龙头地位； 玉门市三十里井子风光储电 网融合示范项目的建成对公司深化储能技术在可再生能源并网的应用具有极大 的推动作用，也为未来智能能源网模式研究积累了经验。西藏双湖项目是目前全 球无电地区海拔最高项目。山西同达电厂 AGC 调频项目顺利投运，验证了科陆产 品的高安全可靠性能。科陆在海外市场的拓展也取得一定成效，在夏威夷区域建 设了商用级电站，在非洲喀麦隆建设了政府级的微电网示范项目，同时在其他非 洲地区及发达国家也在积极
9、推进微电网和储能技术的应用和普及， 科陆在海外微 网及储能市场的布局已初具规模。 作为新能源行业的领头羊，科陆不仅能为客户提供标准化的产品，同时也能 根据客户的需求提供一体化、定制化的解决方案。随着国家能源政策的推进与电 力体制改革的深入，科陆投资百亿资金成立了前海科陆能源金融服务有限公司， 将建设前海未来新能源市场，充分利用深圳前海（广东自贸区）金融服务区的优 惠政策，联合国际能源巨头。成立“前海新能源交易中心”，发行“前海新能源 产业基金”，“科陆能源”将实现与国际资本的对接与融合。 科陆未来 510 年将完成科陆智慧能源全产业链协同跨界发展战略。科陆基 于能源服务商的定位，提出了“四权合
10、一”的产业链协同跨界发展战略。科陆以 智慧能源工业权为基础，大力拓展智慧能源特许运营权，布局智慧能源售电市场 权，积极搭建智慧能源金融权，科陆立志成为世界能源服务商。 1.31.3 项目责任单位和责任人项目责任单位和责任人 单位 单位职责 项目对接人 备注 河西电厂 项目监管 科陆电子 投资建设 二、项目建设背景二、项目建设背景 2.1 2.1 电网负荷波动大，优质调峰电网负荷波动大，优质调峰调频资源稀缺调频资源稀缺 我国电力资源和区域经济分布不均衡， 电网负荷波动大， 调峰调频资源稀缺， 供热机组比重加大，火电机组深度调峰危及自身和电网安全。 我国能源资源布局不均衡，全国电网以火电为主，但是
11、不同区域电源构成有 较大差异，西南水电较丰富，“三北”地区风能资源较好，东南沿海一带核电配 置较多。电力资源主要集中在经济不甚发达的西部地区，用电负荷主要集中在经 济比较发达而能源短缺的东部地区，能源分布与电力需求市场呈逆向分布，可再 生资源集约化发展给电网调峰和电网运行调控带来了一系列问题。 截至 2016 年底，全国发电装机容量达到 16.5 亿千瓦，同比增长 8.2%。其 中火电装机 105388 万千瓦、水电 33211 万千瓦、风电 14864 万千瓦、太阳能发 电 7742 万千瓦、核电 3364 万千瓦。其中蒙西电网，风电装机容量 1650 万千瓦， 光伏发电 570 万千瓦，新
12、能源装机比例列全国第二。 图 2-1 2016 年中国电力装机结构示意图 目前国内建设抽水蓄能电站是解决电网调峰和电网运行调控的主要手段， 但 是抽水蓄能电站选址受到地理位置、水头、地形地质等方面影响，大多数电网调 峰资源极其短缺，基本上依靠火力发电机组进行调峰甚至深度调峰，300MW 的大 型机组深夜谷电期负荷甚至只有 120MW。大型化、高参数机组参与调峰会造成机 组金属疲劳， 损害机组寿命， 长时间低负荷运行其能效将会降低、 经济性会变差、 安全性也会降低，环保效能也会受到危害，而且受制于火电机组本身局限性，其 短时间内适应负荷变化难度较大，调峰效果差。比如，国内一般煤电机组负荷率 低于
13、 50%的时候，脱硫系统吸收塔入口烟气流量下降，引风机会降速运行，可能 导致发生塌床；负荷率低于 35%左右的时候，脱硫系统停运。煤电机组长时间低 负荷运行会导致进入脱硝系统的烟温过低，脱硝催化剂效果受影响，大大影响脱 硝效率，导致氮氧化合物排放增加。 随着火电机组大面积供热改造，供热机组在电网中的比例越来越高，为了保 证冬季供暖需求，供热机组必须维持在一定的负荷运行，这就更加大了电网调峰 难度，威胁电网自身安全运行。其他调峰机组为了适应电网负荷需求变化，需要 频繁升降负荷，长时间在特殊工况下运行，造成汽轮机调门频繁摆动，锅炉及其 他辅助设备长期承受剧烈的温度变化和交变应力，严重损害设备使用寿
14、命，不仅 导致检修频率增加，维护成本上升，更可怕的是导致机组非计划停运次数增多， 严重威胁机组、电网和运行人员人身安全。根据现有 AGC 调节办法，虽然参加调 峰调频机组可以获得一定的经济补助，但是非计划停运会导致巨额的考核，两者 矛盾不可调和，电厂参与调峰调频积极性不高。 2.2 2.2 可再生能源大规模并网对电网安全和稳定造成冲击可再生能源大规模并网对电网安全和稳定造成冲击 1、我国可再生能源现状 根据国家电网发布 国家电网公司促进新能源发展白皮书(2016) 显示， 2016 年，我国新能源持续快速增长，风电、太阳能发电新增装机容量双创新高，总装 机容量达 2.16 亿千瓦，风电装机容量
15、连续四年世界第一，光伏装机容量首次超 过德国跃居世界第一。国家电网调度范围风电、太阳能发电累计装机容量分别达 到 11664 万千瓦、3973 万千瓦，国家电网是全球范围内接入新能源规模最大的 电网。 根据国家电网“十三五”电网发展规划，预计到 2020 年，全国新能源发电 装机容量达 4.1 亿千瓦，其中风电 2.4 亿千瓦，太阳能发电 1.5 亿千瓦。风电开 发仍集中在“三北”地区，占全国的 75%。太阳能发电开发集中式与分布式相结 合，其中集中式光伏电站达 8000 万千瓦，主要集中在青海、甘肃、新疆、蒙西 等西部地区；分布式光伏达 7000 万千瓦，主要集中在浙江、江苏等东中部地区。
16、我国风电发展整体呈现大规模开发、 远距离传输、 高电压等级集中接入为主， 分散接入、就地消纳为辅的特点。我国光伏发电接入电网呈现出大规模集中接入 与分布式接入并举的特点， 我国可再生能源发电的运行特点包括： 相对传统发电， 装机容量小；发点稳定性差；调频调压能力有限。 可再生能源对电网运行调度的影响将日益明显。 （1）电网调峰能力不足。风电出力具有随机性、间歇性，大规模风电接入 导致电网等效负荷峰谷差变大，即反调节特性明显，增加了系统调峰难度。我国 风电发展较为集中的三北地区电源结构都是以火电为主，基本没有燃油、燃气机 组，调节能力不强。东北、华北火电占 80%以上，且供热机组较多，西北地区水 电较多，但主要集中在没有风电的青海，且受防凌、防汛等多种因素的限制，调 节能力不强。我国快速调节电源只占 17%。相比之下，美国 2007 年快速调节电 源约占 50%，德国快速调节电源约占 25%。 （2）电压控制难度加大。风电出力变化范围大，且具有随机性，在风电场 不能参与电压控制的情况下，显著增加了电网电压控制的难度。 （3）调频难度加大。风电机组输出的有
