電力系統(tǒng)的頻率反映了發(fā)電有功功率與負(fù)荷之間的平衡關(guān)系，在電能不能存儲(chǔ)的情況下，全系統(tǒng)所有發(fā)電機(jī)輸出的有功功率之和必須嚴(yán)格的與全系統(tǒng)所需的有功功率（最主要為用電負(fù)荷需求，也含網(wǎng)絡(luò)損耗等其他需求）相等，系統(tǒng)負(fù)荷功率時(shí)刻都在發(fā)生變化，因此會(huì)使系統(tǒng)頻率發(fā)生一定的波動(dòng)。

      頻率的波動(dòng)可影響電力系統(tǒng)中許多用電設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此必須將頻率控制在一定范圍內(nèi)，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15945-1995規(guī)定，電力系統(tǒng)頻率控制在（50±0.2）Hz范圍內(nèi)的時(shí)間應(yīng)達(dá)到98%以上。

2006年11月，國(guó)家電監(jiān)會(huì)印發(fā)了《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理暫行辦法》，開(kāi)始啟動(dòng)中國(guó)的電力輔助服務(wù)市場(chǎng)，調(diào)頻是其中重要的輔助服務(wù)之一，分為一次調(diào)頻和自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）兩種，我們常說(shuō)的調(diào)頻輔助服務(wù)通常指的是自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）。

儲(chǔ)能在調(diào)頻輔助服務(wù)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

      盡管目前大部分應(yīng)用于電網(wǎng)的大容量?jī)?chǔ)能項(xiàng)目，如用于風(fēng)電、光伏發(fā)電的儲(chǔ)能系統(tǒng)等，都將調(diào)頻作為儲(chǔ)能要實(shí)現(xiàn)的功能之一進(jìn)行設(shè)計(jì)，但儲(chǔ)能是否能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，與儲(chǔ)能成本、輔助服務(wù)的補(bǔ)償機(jī)制、電力市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制等密切相關(guān)，目前專(zhuān)門(mén)針對(duì)電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)開(kāi)展的儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量比較有限，部分儲(chǔ)能調(diào)頻項(xiàng)目如下：

（1）美國(guó)紐約州Stephentown 20MW儲(chǔ)能電站。采用Beacon Power公司的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，容量20MW/5MWh，2011年7月投運(yùn)，可滿足紐約州約10%的調(diào)頻需求。

（2）美國(guó)賓州Hazel Township 儲(chǔ)能電站。采用Beacon Power公司的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，容量20MW/5MWh，2014年7月投運(yùn)，為PJM電力市場(chǎng)提供調(diào)頻服務(wù)。

（3）AES公司智利項(xiàng)目。AES公司在智利共投運(yùn)了三個(gè)調(diào)頻項(xiàng)目，其中，項(xiàng)目1、2采用A123公司的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，項(xiàng)目1容量12MW/4MWh，于2009年投運(yùn)，項(xiàng)目2容量為20MW/5MWh，于2012年5月投運(yùn)；項(xiàng)目3采用日本湯淺公司的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，容量為20MW/6.3MWh，于2012年12月投運(yùn)。三個(gè)項(xiàng)目均為智利北部SING電網(wǎng)提供調(diào)頻服務(wù)。

（4）北京石景山熱電廠電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。采用A123公司的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，容量為2MW/0.5MWh，于2013年9月投運(yùn)，為中國(guó)華北電網(wǎng)提供調(diào)頻輔助服務(wù)。

國(guó)內(nèi)外調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)分析

      儲(chǔ)能是否能在調(diào)頻輔助服務(wù)中獲得應(yīng)用，其應(yīng)用是否能獲得經(jīng)濟(jì)性回報(bào)，從而可商業(yè)化推廣，除電站成本因素外，與一國(guó)的電力市場(chǎng)環(huán)境、電價(jià)機(jī)制、政策法規(guī)等密切相關(guān)。以下將結(jié)合美國(guó)和中國(guó)的具體情況，分析儲(chǔ)能在輔助服務(wù)市場(chǎng)中的應(yīng)用。

    （1）美國(guó)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)分析

      針對(duì)調(diào)頻輔助服務(wù)，美國(guó)各RTOs/ISOs都設(shè)置了相應(yīng)的規(guī)則，采用招投標(biāo)的方式?jīng)Q定調(diào)頻輔助服務(wù)的價(jià)格和供貨商。最近五年來(lái)，隨著各種新興的儲(chǔ)能技術(shù)引入到電力系統(tǒng)AGC調(diào)頻服務(wù)領(lǐng)域，美國(guó)電力市場(chǎng)開(kāi)始逐漸修改或出臺(tái)新的政策，以使儲(chǔ)能技術(shù)能獲得更合理的定價(jià)，增強(qiáng)儲(chǔ)能技術(shù)在調(diào)頻輔助服務(wù)里的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，這直接導(dǎo)致美國(guó)成為世界上擁有儲(chǔ)能調(diào)頻電站最多的國(guó)家之一，儲(chǔ)能調(diào)頻電站在美國(guó)市場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。

      所有的政策中，影響最大的是FERC（美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)）于2011年頒布的755號(hào)法令和2013年頒布的784號(hào)法令。其中：

      755法令要求美國(guó)電力市場(chǎng)的ISO和RTO使用“按效果付費(fèi)”的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)替代之前“按容量付費(fèi)”的補(bǔ)償方式。“按容量付費(fèi)”中，按照電力資源每五分鐘可提供的調(diào)節(jié)總?cè)萘縼?lái)計(jì)算補(bǔ)償金，而“按效果付費(fèi)”則規(guī)定，按照電力資源在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)上調(diào)或下調(diào)的總里程計(jì)算補(bǔ)償金。在這種計(jì)算方式下，儲(chǔ)能電站快速響應(yīng)、快速調(diào)節(jié)、可隨時(shí)進(jìn)行充放電（增發(fā)或減發(fā)電量）狀態(tài)切換的優(yōu)勢(shì)可以得到充分體現(xiàn)，在容量范圍內(nèi)，其相同時(shí)間內(nèi)的爬坡總量會(huì)比提供同樣容量的火電機(jī)組的爬坡總量大的多，因此可獲得更多的補(bǔ)償，儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)商在調(diào)頻領(lǐng)域的營(yíng)業(yè)收入有望翻倍。

      784號(hào)令規(guī)定，輸電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商既可以選擇從輸電服務(wù)提供企業(yè)購(gòu)買(mǎi)輔助服務(wù)也可以選擇從第三方購(gòu)買(mǎi)輔助服務(wù)，而后者以前是禁止的。這樣便給儲(chǔ)能參與市場(chǎng)提供了一個(gè)很好的機(jī)會(huì)，在輔助服務(wù)市場(chǎng)上，儲(chǔ)能廠商的技術(shù)相比于傳統(tǒng)的火電廠而言，會(huì)具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。另外，784法令要求參與方按照給定資產(chǎn)的單一功能進(jìn)行結(jié)算，因此像儲(chǔ)能這種可以提供多種功能的資產(chǎn)，其成本會(huì)根據(jù)每個(gè)功能執(zhí)行的效果分配在相關(guān)賬戶(hù)進(jìn)行結(jié)算，從而最終會(huì)形成一份足夠清晰的儲(chǔ)能資產(chǎn)成本記錄，由此可能會(huì)給FERC和其他參與方確定儲(chǔ)能的成本/服務(wù)費(fèi)率等帶來(lái)幫助。

      2011年，美國(guó)能源部（DOE）和PJM宣布Beacon Power 20MW的調(diào)頻電站項(xiàng)目，并隨后實(shí)行“按效果付費(fèi)”（pay-for-performance）后，調(diào)頻輔助服務(wù)的平均價(jià)格就不斷上升，例如，2012年第1季度平均價(jià)格為21.26美元/MW，2013年第1季度平均價(jià)格為33.87美元/MW，同期上升了59%。調(diào)頻輔助服務(wù)價(jià)格的上升，吸引了越來(lái)越多的儲(chǔ)能電站進(jìn)入PJM調(diào)頻市場(chǎng)，例如AES公司Laurel Mountain 32 MW儲(chǔ)能項(xiàng)目，AES公司Miramar 40MW儲(chǔ)能項(xiàng)目等。

    （2）中國(guó)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)分析

      按照規(guī)定，目前中國(guó)的電力輔助服務(wù)由省級(jí)及以上電力調(diào)度交易機(jī)構(gòu)直接調(diào)度的并網(wǎng)火力、水力發(fā)電廠提供，因此，包括儲(chǔ)能在內(nèi)的其他電力資源，并不能直接參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。相關(guān)的結(jié)算方法也不適用于儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)能調(diào)頻電站在中國(guó)還缺乏可實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的政策機(jī)制。

      根據(jù)各區(qū)域電網(wǎng)發(fā)布的《發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行管理細(xì)則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理細(xì)則》，發(fā)電廠提供AGC輔助服務(wù)時(shí)，補(bǔ)償方法如下：

      東北電網(wǎng)按機(jī)組調(diào)節(jié)電量（注：調(diào)節(jié)電量為上調(diào)、下調(diào)電量絕對(duì)值之和，下同）計(jì)算總補(bǔ)償費(fèi)用，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為600元/萬(wàn)千瓦時(shí)；

      西北電網(wǎng)補(bǔ)償分為可調(diào)用容量補(bǔ)償和調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償兩部分。其中可調(diào)用容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為火電機(jī)組每月1000元/萬(wàn)千瓦，水電機(jī)組每月400元/萬(wàn)千瓦；調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為火電機(jī)組800元/萬(wàn)千瓦時(shí)，水電機(jī)組200元/萬(wàn)千瓦時(shí)。

      華北電網(wǎng)補(bǔ)償分為可用時(shí)間補(bǔ)償和服務(wù)貢獻(xiàn)補(bǔ)償兩部分。其中，可用時(shí)間補(bǔ)償按月統(tǒng)計(jì)，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為10元/小時(shí)；服務(wù)貢獻(xiàn)補(bǔ)償與機(jī)組性能相關(guān)日補(bǔ)償費(fèi)用計(jì)算方法為PAGC×tAGC×Kpd×30元/MWh（PAGC為機(jī)組5分鐘內(nèi)可以被調(diào)用的AGC調(diào)節(jié)總?cè)萘浚?span>tAGC為機(jī)組日AGC補(bǔ)償計(jì)算時(shí)間，單位小時(shí)；Kpd為機(jī)組當(dāng)天的調(diào)節(jié)性能指標(biāo)，與調(diào)節(jié)速度、精度、響應(yīng)時(shí)間密切有關(guān)）。

      華中電網(wǎng)按機(jī)組調(diào)節(jié)電量計(jì)算總補(bǔ)償費(fèi)用，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為50元/MWh。

      華東電網(wǎng)補(bǔ)償分為可調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償和調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償兩部分。其中可調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為240元/MW（華東網(wǎng)調(diào)管轄機(jī)組），480元/MW（省調(diào)管轄機(jī)組）；調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)，節(jié)能發(fā)電調(diào)度地區(qū)，增發(fā)電量50元/MWh，少發(fā)電量100元/MWh，年度發(fā)電計(jì)劃調(diào)度地區(qū)，華東網(wǎng)調(diào)管轄機(jī)組1元/MWh，省市調(diào)度管轄地區(qū)50元/MWh。

      南方電網(wǎng)補(bǔ)償分為可調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償和調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償兩部分。其中，可調(diào)節(jié)容量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)（元/MWh）為：廣東1.78，廣西1.28，云南0.31，貴州1.00，海南1.41；調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)（元/MWh）為：廣東14.6，廣西10.49，云南7.66，貴州8.20，海南11.58。

      由上可見(jiàn)，在目前的機(jī)制下，除華北地區(qū)外，大部分區(qū)域電網(wǎng)的補(bǔ)償形式為調(diào)節(jié)電量補(bǔ)償，即使儲(chǔ)能電站可以參與電力調(diào)頻，但按照此方法進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，儲(chǔ)能電站優(yōu)秀的調(diào)節(jié)性能也得不到體現(xiàn)，從而無(wú)法獲得合理的補(bǔ)償。

      華北電網(wǎng)的補(bǔ)償機(jī)制中，引入了機(jī)組性能指標(biāo)Kpd，如果儲(chǔ)能電站參與華北電網(wǎng)調(diào)頻，那么儲(chǔ)能在調(diào)節(jié)速度、精度、響應(yīng)時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)得到一定的補(bǔ)償。但需要注意的是，調(diào)節(jié)容量上，是按照5分鐘內(nèi)可被調(diào)用的AGC調(diào)節(jié)總量來(lái)計(jì)算的，與美國(guó)755法令頒布前“按容量計(jì)費(fèi)”的方式類(lèi)似，因此，如果儲(chǔ)能迅速改變充放電狀態(tài)的優(yōu)點(diǎn)需要進(jìn)一步得到體現(xiàn)的話，補(bǔ)償機(jī)制還需要進(jìn)一步修改。

      北京石景山熱電廠電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，采用于火電廠聯(lián)合運(yùn)行的方式，巧妙的參與了華北調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)，目前的運(yùn)行結(jié)果顯示，取得了較好的調(diào)頻效果和經(jīng)濟(jì)效益。但由于市場(chǎng)準(zhǔn)入的門(mén)檻并沒(méi)有放開(kāi)，開(kāi)展更多的項(xiàng)目，乃至實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，還存在很大的困難。

結(jié)論

      儲(chǔ)能應(yīng)用于中國(guó)的調(diào)頻輔助服務(wù)，短期內(nèi)在較小的范圍內(nèi)（例如華北電網(wǎng)），可能會(huì)出現(xiàn)一些項(xiàng)目機(jī)會(huì)，但由于電力體制決定的進(jìn)入障礙的存在，競(jìng)爭(zhēng)性的電力市場(chǎng)尚未形成，這一領(lǐng)域不會(huì)成為目前中國(guó)儲(chǔ)能主要的應(yīng)用領(lǐng)域。近期中國(guó)電力改革的呼聲高漲，未來(lái)中國(guó)的電改將走向何方，是否會(huì)給儲(chǔ)能帶來(lái)一定的機(jī)遇，仍需時(shí)日觀察。