0 引言

荆州熔盐项目熔盐卡诺电池系统的储能侧为蒸汽与电加热器耦合储能，即熔盐加热器分三组并联：蒸汽熔盐加热器与2×2MW调频电加热器串联回路为一组、18MW调峰电加热器A、18MW调峰电加热器B各一组，每一组加热器都能独立将190℃的低温熔盐加热至390℃后存入高温熔盐罐。具体系统见本公众号文章基于熔盐储能的调峰调频及热电解耦技术研究与应用。配置熔盐储能系统后，热电联产机组实现热电解耦，在保证供热的前提下，机组负荷可深调至30%以下。

现有人提出，在华中电网目前电力现货市场规则前，发电企业在电网低负荷、低价时段尽量降低上网电量，机组调峰都已体现在电价的报价策略中，调峰已经赚不到明确的经济收益。原设计作为调峰的2×18MW电加热器能否全部参与电力辅助市场的调频服务以获取更好的收益？

1 一次调频与二次调频核心概念及差异

火电机组是维护电网频率稳定、保障电力系统安全运行的核心支撑电源，其调频功能主要分为一次调频与二次调频（AGC自动发电控制）两类。两类调频模式分别适配电网瞬时频率扰动抑制、中长期有功功率平衡调控的差异化需求，在控制逻辑、响应机理、调节速度及执行路径方面存在本质差异，共同构成电网分层分级调频保障体系。

一次调频是发电机组调速系统固有的快速调节功能，无需调度远程指令干预。当电网频率偏差超出设定死区阈值时，机组DEH调速系统可自动触发有功出力快速调节，依托秒级功率吞吐平抑电网瞬时频率波动，是电力系统频率稳定的第一道应急防护屏障，具备全自动、无延时、强实时的调节特征。

二次调频依托电网调度AGC系统下发的远程负荷指令实现闭环调控，属于分钟级慢速调节模式，核心依托机组CCS（Coordinated Control System，机组协调控制系统）完成执行。CCS通过耦合锅炉、汽轮机双侧控制逻辑，在跟踪电网负荷指令、响应系统功率需求的同时，稳定主蒸汽压力、蒸汽温度、汽包水位等关键运行参数，实现负荷跟踪精度与机组运行稳定性的动态平衡，是机组稳态运行、二次调频调控的核心控制载体。

2 一次调频考核规则与市场化补偿机制

电网对发电机制的调频能力是行政化考核机制与市场化补偿机制并行的双轨制。前者考核机组的基本保障能力，是红线；后者是对优质调频电源的市场化奖励。需明确区分，并网考核仅开展合格性二元判定，而市场化K值结算采用专属基准参数（调节速率基准1.5%Pe/min、响应时间基准20s、调节精度基准1%Pe），用于精细化核算调频收益、科学区分机组调频性能等级。

2.1一次调频与AGC核心考核指标

依据华中区域电网现行管理规则，火电机组一次调频刚性考核红线指标如下：频率死区±0.033Hz、响应滞后时间≤3s、6s有功增量≥4%Pe、单次调频限幅±8%Pe、有效持续调节时间≥60s、月度调频投入率≥95%、小扰动调频合格率≥90%，指标不达标将纳入月度刚性考核追责。

AGC二次调频采用宽松兜底考核标准，300MW及以上直吹式火电机组最低调节速率≥1.0%Pe/min、稳态功率偏差≤±3%Pe、响应时间≤60s，300MW以下机组最低调节速率≥2.0%Pe/min。

2.2“两个细则”刚性考核规则

包括投入率、性能合格率、动作正确性等指标的考核，考核上限：单台机组月度累计考核电量不超过当月上网电量的1%，最终扣罚金额按照火电上网电价核算。

3 华中市场化调频交易规则

当前湖北及华中区域采用“市场化竞价为主、行政考核兜底”的调频交易模式，一次调频基础履约义务保持刚性考核不变，优质调频收益完全通过日前市场化竞价获取。

市场核心交易规则：

采用单一制调频里程报价机制，常规报价上限15元/MW，按机组负荷区间实行差异化限价，45%～50%负荷率最高限价200元/MW，30%以下低负荷最高限价416.1元/MW；

调频收益核算公式为：调频收益=中标调频里程×出清电价×平均K值；

综合性能系数K由K1（调节速率系数）、K2（响应时间系数）、K3（调节精度系数）三者连乘计算得出，结算上限为2.0，单次调频K＜0.6无市场化补偿收益；市场出清优先级遵循“低报价优先、高K值择优、大申报容量补充”的原则。

市场化收益的核心价值在于区分调频品质差异，常规小幅调频属于机组无偿并网履约义务，高频次、深度优质调频产生的市场化收益，可有效覆盖调门疲劳、汽轮机交变载荷、锅炉参数波动引发的检修增量成本与设备寿命损耗。经补汽阀改造、凝结水节流优化的机组，调频K值可稳定达到1.5～2.0，市场化收益优势显著。华中区域火电调频K值分级标准为：准入及格线K≥0.6、行业平均水平K≈1.2、优秀水平K≥1.4、顶级优质水平K≥1.6。

4 储能系统辅助一次调频性能提升研究

纯火电机组依托本体蓄能与DEH调控可完成基础调频任务，但存在响应惯性大、高频扰动下参数易振荡、设备损耗显著等固有短板，深度调频工况下性能瓶颈突出。配置储能系统可依托其毫秒级响应、无热惯性、功率吞吐灵活、调节精度高的技术优势，精准弥补火电机组调频响应滞后、速率受限、精度不足的缺陷，实现机组调频性能跨越式提升，显著提高K值与市场化收益。当前主流调频储能分为电气储能（电化学、飞轮、超级电容）与热储能（熔盐储能）两大类，适配不同调频场景与运行需求。

4.1主流储能技术特性对比

各类储能技术的调节特性与适配场景差异化显著：飞轮储能响应速度快、运行效率高、循环寿命长，但建设造价高昂、自放电率高、储能时长短，仅适配短时高频调频；超级电容功率密度高、毫秒级响应、循环寿命优异，但能量密度极低、投资回报周期长，无法支撑长时调节；超导储能性能优异，但成本极高、运维复杂，暂不具备规模化推广条件；熔盐热储能可实现大容量长时蓄能释能，适配机组中长期调峰与AGC稳态调节，但热工惯性大、响应滞后，无法适配高频快速需求，爬坡速率受限问题，无论高低负荷均稳定达到速率上限。次调频；磷酸铁锂电化学储能兼具功率、能量双重优势，模块化布局、运维便捷、成本可控，是当前火储联合调频工程的主流选型。

4.2电加热熔盐热储能的调频特性分析

依据华中能监局现行《湖北、江西、重庆电力调频辅助服务市场运行规则》附件算法：

每一条AGC调节指令，只区分单向调节事件：单独升负荷事件、单独降负荷事件分开识别、单独测算一套K值；升、降两个方向的调节速率、响应时延、稳态偏差分别代入公式，生成各自单次综合系数。日度结算时，把全天所有升、降负荷的单次性能系数全部混合取算术平均值，上升、下降单次K无区分权重，同等计入分子求和。

配置了熔盐电加热器的燃煤机组，在降负荷方向反应迅速；而电网需要升负荷调频时，由于熔盐储能只供热不返回热力系统，只能靠机组自身的常规调节能力来响应。即使机组此时关闭供热抽汽，全部由储能代替供热，机组只负责全力升负荷，升负荷速率还是常规速率，只是顶峰负荷绝对值得到提升。

具体到荆州熔盐项目上，配置的电加热器为6kV电阻式电加热器，温态启动时间为10min，18MW的电加热器最小稳定运行功率为5.4MW，满功率折还时间为20min。假定40MW电加热器全部参与调频，10min内电功率从0升至40MW，电加热器升负荷速率为4MW/min，对应300MW额定出力Pe，降负荷速率为1.33%Pe/min，叠加机组自身的调节能力1.5%Pe/min，K1=1.45，而电化学、飞轮等轻松达到封顶值2.

电气响应时间极快，相关资料显示电加热器的响应时间为50ms，机组投电加热器，降负荷速率很快，K2接近于封顶值1；

调节精度方面，电加热器设备本体标称功率控制精度普遍为±1%额定功率，优化值为±0.5%额定功率，即0.2~0.4MW，按0.3MW折算到机组额定功率，就是0.1%Pe，K3=0.9

综合K降=1.45×1×0.9=1.305，还达不到优秀水平的1.4。

升负荷主要靠机组自身特性，受换热热惯性固有约束，只能按常规参数（调节速率1.5%Pe/min、响应时间20s、调节精度0.5%Pe）来测算，

综合K升=1.0×0.67×0.5=0.33＜0.6，未达到市场化补偿准入门槛，无法获取调频收益。

最后，在一个日结算期内，加入参加N1次降负荷调频，N2次升负荷调频，舍弃未达门槛的K升，则日结算综合平均K值计算为：

日结算综合K=1.305，且计算公式中的“中标调频里程”只计入降负荷的调频电量。

5 调峰电加热器改调频电加热器适配性运行策略

还有一种方案是，让18MW电加热器同2×2MW电加热器一样，始终保持热态运行，维持最低电负荷3.27MW，接到调频指令时，在毫秒级的时间内可以迅速切除或投入另一根3.27MW发热管，负荷可以迅速实现±3.27MW调节。以延迟50ms、升降电负荷50ms计算，调节速率可达65.4MW/s，K1可直接到封顶值2.

此时，综合K降=2×1×0.9=1.8，此时已经超过优质水平的1.6，大概率可以赚到调频收益。

这种运行策略下，单台机组对应的2MW和18MW电加热器，始终热态运行在1MW和3.27MW电加热状态，随时可以在毫秒级的时间内实现±1MW和±3.27MW的功率调整，以此来响应电网的一次调频需求。综合K值可以达到优秀的1.8水平。

长期投运熔盐电加热器的弊端也很明显，机组损失了4.27MW的发电容量，带来容量电价的损失的同时，也损失了赚取高峰电价的机会。当然，这部分能量并没有损失，被熔盐存储了起来，化作工业蒸汽售热收益。

6 结语

荆州熔盐项目单机配置了20MW，约6.7%Pe功率容量的熔盐电加热器，只有长期保持小功率热态运行状态才能实现一次调频快速响应需求，综合K值可以达到1.8，属于较为优秀的水平；大概率可以获取辅助市场一次调频收益。长期保持电加热器热态投运状态，虽然可以获得调频市场收益，但损失了容量电价，在用电高峰期也损失了上网电量，但大多数热电联产小机组长期处于低负荷率运行的状态，满负荷上网的小时数很少，在夏季用电高峰季节还是可以调整器运行策略，定位于调峰与AGC辅助调频，让熔盐卡诺电池系统产生最大的经济效益。

注：本文整理转载自“下笔有益”公众号。