项目案例简介
国家能源(乐东)龙源20MW/20MWh高压级联储能联合火电机组调频项目是国家能源集团海南电力有限公司、海南电网以及海南省的首个火储联合调频项目，项目建设内容为在国能乐东发电有限公司2x350MW级机组分别增加1套10MW/10MWh储能辅助调频系统，共计20MW/20MWh。两套储能调频装置分别连接至电厂两台机组的6kV工作B段。储能系统侧采用高压级联型PCS拓扑方案，每套10MW/10MWh的储能系统采用2套5MW高压级联储能单元连接而成。本项目将使乐东电厂机组成为优质的调频电源，能有效提高发电侧的节能减排水平，通过参与调频市场可缓解电网调频压力，对于提高电网对可再生能源的接纳能力、提升电网的安全稳定性具有重要意义。
案例专题：2023综合能源服务暨数智化转型创新优秀项目案例汇编
选送单位：国家能源集团乐东发电有限公司
同时，本项目针对项目中应用的级联型高压级联储能，开展高压级联储能联合火电机组调频研究应用，通过该项目形成一套储能调频服务的完整解决方案，创造更多的市场价值。开发高压级联储能调频相关的优化配置分析工具、协调控制管理平台与控制系统、硬件在环仿真平台、集成设计方案等，形成一套具有自主知识产权的储能调频服务解决方案。
乐东储能试点示范项目的落地，起到了促进落实改革工作机制，推动先进储能技术、装备与系统集成的作用，积极响应国家政策、规范和市场机制的号召，在储能产业化应用健康发展上做出绵薄贡献。
项目案例背景
乐东公司燃料主要以神华煤及印尼煤为主，但由于煤中碱金属（K、Na为主）含量相对偏高，灰熔点偏低，易结焦。同时在超低排放改造后，锅炉主燃烧区的还原性气体浓度过高，加剧了煤灰熔点的降低，从而使得碱金属含量偏高引起灰熔点降低的问题被放大，制约着煤的高效利用。此外，结焦引起排烟温度升高，锅炉能耗增加，也对机组的安全运行造成影响。既然燃煤中碱金属的含量是煤灰熔点高低的关键因素，如果我们能够有效地在线监测燃煤中碱金属的含量，做出锅炉粘污结渣预报，从而针对性给出调整措施，源头治理，就可以很好的控制锅炉沾污结渣，同时有效地降低炉膛出口排烟温度，实现节能降耗。因此，开展基于炉膛火焰中碱金属在线监测锅炉结焦防控与节能技术研究应用十分必要。
碱金属特征谱线的辐射强度与碱金属的浓度有关，基于原子发射光谱定量分析和火焰热辐射的精确计算，建立起碱金属特征谱线强度与碱金属浓度之间的定量关系，实现火焰中的碱金属进行定量测量。结合乐东电厂锅炉运行的实际情况，通过研究燃烧温度、燃料特性、配风等对碱金属释放的影响规律，建立碱金属释放的动力学模型，以在线监测的碱金属浓度大小来预测、分析、评估锅炉燃用高碱煤时受热面的状态。从而针对性做出相关调整，如吹灰优化，配煤策略调整等。从而实现控制锅炉沾污结焦的关口前移，实施“状态”控焦，即依据在线监测的碱金属浓度大小，来分析炉膛结焦的可能发展趋势，提前进行干预调整，来控制或缓解沾污结焦，区别于以往的锅炉“事后控制”，即锅炉出现结焦，引起汽温、烟温、壁温等参数恶化后，才进行针对性的事后调整。
主要创新点概述
（1）本项目是海南省首个火电机组联合储能调频项目。
（2）创新提出一种计及全寿命周期调频收益和调频成本的火电机组及储能系统混合调频协同优化控制方案，在确保机组安全稳定运行的前提下，实现不同运行工况下火电机组综合调频性能的全面提升。
（3）创新提出一种基于储能系统状态和剩余寿命估计的智能运维方法，使火储调频系统更加地稳定、长效。
（4）首次建成国内高压级联储能与火电机组联合调频的硬件在环实时仿真平台。
应用情况及可推广前景简述
本项目在国能乐东发电有限公司1、2号2×350MW级机组增加储能辅助调频系统，应用储能系统联合煤电机组开展电网AGC调频辅助服务。储能系统投运后，预计将提升发电机组综合调频性能指标K值，提升发电机组AGC调频水平，使其成为海南电网最优质的调频电源之一，避免AGC考核罚款并获得补偿收益，同时降低机组调频响应的小功率振荡频率，减少原机组主辅机设备的磨损，提高机组的运行稳定性和安全性。
在新能源加速发展的大前提下，火电机组在电力系统中的角色定位必然发生变化，火电机组将会承担更多的调节任务，未来电网对火电机组的性能会提出更高要求。火储联合调频技术利用电化学储能调节速率高、响应时间快、调节精度准确、能够实现正负双向快速调节（充电和放电）等优势，与火电协同可充分发挥传统机组与储能装置的各自优势，极大提升火电厂机组的调频性能，为电网提供更优质的调频电源。火电机组配备电化学储能既可以巩固火电机组电网“压舱石”的职责，又可以参与辅助服务市场获得可观收益，是助力国家能源集团内火电机组转型发展的有效路径之一。
经济效益及社会效益情况
(1)经济效益
本工程建设期按6个月，运营期为5年，高压级联储能系统和火电机组联合调频系统建成后，龙源环保作为投资方内部收益率达到16.01%，电厂方在目前调频考核盈利且本项目基本不承担项目成本的情况下，火储联合调频系统的建成使电厂收益得到了更大的保障，5年运营期内其净收入可达766万元。
(2)社会效益
目前我国的新能源发电受制于消纳和电网稳定等要求，经常发生弃风和弃光的现象。由于新能源发电随环境影响波动性较大，对电网稳定造成较大的挑战，可控的火电机组和水电机组就要跟随可再生能源的波动进行补偿。在补偿的过程中，火电机组就会遇到较大的挑战，出现超调或者欠调。这些因素不仅成为了新能源消纳的障碍，而且给火电机组带来损耗及效率的降低。如果能够在火电机组中配合储能设备，火电机组自身损耗降低，效率提升，同时可以增加电网的稳定性，便于消纳更多的新能源。
为了提高能源的利用效率以及分布式可再生能源的安全并网，未来与大电网相连的分布式能源系统就会成为发展的方向。在分布式能源网络中，主动配电网及其相关技术将成为核心。所谓主动配电网是指分布式电源、分布式储能和用户负载能够根据电网配置的要求而相互配合；同时能够根据不同的机制，为电网提供相关的辅助服务。因此，储能系统根据电网的需求，提供辅助服务将是未来一个重要的技术领域。储能作为一个双向电源，能够为电网提供调频调峰、电压支撑和电力备用的服务。其中调频作为储能最具优势的服务领域，能够提供毫秒级的相应并且准确程度高于其他电源。因此储能调频技术作为未来在分布式能源网中不可或缺的技术，能够为其发展提供技术支撑。同时，大规模储能并网和调配技术的研究，为未来调峰和电压支撑等技术的进一步发展做准备。
项目案例获专利及奖励情况
预期获发明专利3项。
选送单位简介
国家能源集团乐东发电有限公司成立于2012年5月8日，是海南省“十二五”重点项目，项目建设2×350MW超临界燃煤发电机组，总投资36.8亿元。项目配套建设1个7万吨煤炭泊位，采用海水淡化处理技术提供全厂淡水。DCS控制、等离子点火、布袋除尘、湿式电除尘、脱硫脱硝、海水淡化等系统均采用集团自主产权设备设施，是海南省第一家实现超低排放的发电企业。2018年实施环保协同提标改造后成为世界最清洁环保的燃煤火电厂。公司荣获集团公司“五星级企业”、中国投资协会国家优质投资项目奖、海南省第六届精神文明单位、海南省首批健康企业等荣誉称号。1、2号机组相继分别获得南方电网“金牌机组”和全国可靠性对标标杆机组称号。
国能龙源环保有限公司是国家能源投资集团所属科环集团全资子公司，拥有分子公司共计44家，员工总数1700多人。龙源环保始终秉承诚信务实的服务理念，为客户提供集设计、咨询、投资、建设、运营于一体的解决方案，全力打造“世界一流能源环保企业”。新能源业务领域，EPC总承包完成宿迁发电有限公司、乐东发电有限公司等厂内新能源车棚项目；数字化业务领域，自主开发智慧环保平台，累计掌握近600台次机组电站环保岛调试测试和运行历史数据。
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