“磷酸鐵鋰電池+超級電容器”新型混合儲能技術調頻項目運行7個月以來，廣東珠海金灣發電有限公司（以下簡稱“金灣發電公司”AGC調頻累計收益3069萬元，而此前，該公司的AGC調頻收益不足10萬元/月。

作為南方區域首個將“磷酸鐵鋰電池”與“超級電容器”混合儲能的項目，其投運既促進發電機機組節能降耗提質增效，為電網新能源消納和安全穩定運行提供強有力技術支撐，又有效提升了區域電網的頻率調節能力，為混合儲能和超級電容器技術產業的發展注入新動力，實現新質生產力促進經濟高質量發展。

率先探索“鋰電+超級電容器”混合儲能調頻應用

“儲能項目投運后，調頻性能指標及調頻收益均大幅提升，按目前數據統計，預計2年內可收回成本。”面對項目總結報告，金灣發電公司首席總工程師劉志東懸著的心終于安定下來了。他介紹，當時公司策劃實施儲能項目時，國資、外資兩方股東是存在分歧的，主要集中在對項目投資與收益的考量上。

隨著清潔能源迅猛發展，我國電源結構出現了重大變化，據統計，目前風、光等清潔能源累計裝機占比超過20%，預計“十四五”將達到40%。而為了保障電網的安全穩定運行，電力系統需要更多的靈活調頻資源來提升自身調節能力。國家發展改革委、國家能源局明確要求現有火電機組調節性能改造，提高電力系統靈活性和調節能力，鼓勵電源側、電網側和用戶側儲能應用，鼓勵多元化的社會資源投資儲能建設。

“作為傳統的火力發電廠，金灣發電公司早在2019年就有上馬儲能項目的意向，一直在探索具體的實施路徑。”金灣發電公司負責人表示。

“要保證投資收益就要技術上領先，技術上要領先就必須創新、有突破。”劉志東以創新技術立論，讓公司下定了決心，他帶領項目組排除干擾，專心致志研究技術創新方案。

項目組在探求創新突破過程中，了解到南方電網電力科技股份有限公司（以下簡稱“南網科技”）曾承擔國家“十三五”重點研發計劃的超級電容研究項目，經過兩個企業的研究團隊頭腦風暴，迸發了“磷酸鐵鋰電池”加“超級電容器”混合儲能的創新念頭，隨后開始深入論證。

經過反復論證，超級電容器較傳統火儲調頻用的磷酸鐵鋰電池，有著突出優點：功率密度高、充放電速度快、使用壽命長、高低溫性能優越、安全、環保等特性，與儲能輔助調頻工況十分契合，“磷酸鐵鋰電池+超級電容器”混合儲能的創新技術路線由此誕生。在2021年項目開展該項目可行性研究時，全國尚未有“鋰電+超級電容器”混合儲能輔助調頻的應用先例。

儲能調頻項目遠景圖

節能降耗促進新能源 助力實現“雙碳”目標

2023年4月10日，“磷酸鐵鋰電池+超級電容器”混合儲能調頻項目在金灣發電公司開工建設，由金灣發電公司與南網科技合作完成，投資約7380萬元。歷時7個月的建設、調試和試運，于2023年11月1日正式投入商業運行。

金灣發電公司A級點檢工程師、電氣主任技師林鎮鈺介紹，項目充分利用超級電容充放電快、循環壽命長的特點，將其引入到需要頻繁快速充放電的電網調頻領域，開拓了超級電容一個全新的應用領域；同時通過與磷酸鐵鋰電池的耦合，成功回避了當前超級電容單位成本較高的弱點，實現了綜合最優。

與同類型電廠磷酸鐵鋰電池調頻項目對比：常規磷酸鐵鋰電池調頻的綜合K值一般為1.0～1.3，平均月度調頻收益為250萬元左右，“磷酸鐵鋰+超級電容”調頻綜合K值可達1.3～1.6，平均月度收益可達500萬元以上。

截至2024年4月30日，項目運行情況良好。儲能項目投運后超級電容器等效循環次數約7200次，磷酸鐵鋰電池等效循環次數約1200次，平均綜合調頻性能指標K值為1.381，日最高K值為1.92，月平均調頻里程為331GW（吉瓦）。項目累計收益3069萬元，月最高585萬，月最低收益280萬，月均收益438萬元。

與此同時，儲能系統優異的調頻性能，幫助燃煤機組更好地參與 AGC 調頻市場，減少了發電機組煤耗和快速動作引起的部件老化，實現了機組節能降耗提質增效。

“項目一方面通過減少煤耗，實現了節能減排，另一方面也有效緩解了大量新能源接入電網帶來的頻率波動影響，從而促進新能源的發展，兩方面都積極推動我國‘雙碳’目標實現 。”珠海市生態環境局相關負責人介紹，為助力項目早日投產，2023年以來，珠海市生態環境局金灣分局結合日常檢查工作，到金灣發電公司幫扶指導企業10余次，積極為企業提供從項目落地、動工、投產到達產的“全鏈條”“全生命周期”環保服務，及時協調解決制約企業和項目建設運營中的突出環保問題，助力企業健康發展。

拓寬應用場景 帶動超級電容器產業鏈高質量發展

“超級電容器作為電化學儲能器件，較磷酸鐵鋰電池等其他能量型電化學儲能技術有著非常明顯的優勢，此前主要在風機變槳系統后備電源、軌道交通等場景開展應用，單個項目應用規模小，最高也就幾百千瓦，此次應用于電力儲能是一次新的探索創新。”南網科技該項目的負責人、南方電網三級領軍技術專家王超表示，隨著未來新能源占比和終端電能比例的提升，源荷雙端不平衡將會加大電網對于靈活性調頻資源的需求，這也為超級電容開拓了一個更廣闊的應用市場，將會加快超級電容的技術迭代升級和規模提升，從而實現降本增效，給超級電容行業帶來新質動能。

項目作為國家重點研發計劃項目“高功率低成本規模超級電容器的基礎科學與前瞻技術研究”成果落地示范的驗證基地，創新地采用了“超級電容器+”混合儲能技術，實施過程中攻克了兆瓦級超容系統集成、“磷酸鐵鋰電池+超級電容器+機組”協同控制、現場并網試驗等技術難題，形成了自主知識產權的“超級電容+”混合儲能解決方案，推動超級電容產品和關鍵材料的全面國產化和“超級電容器+”混合儲能協同控制技術推廣，為混合儲能和超級電容器技術產業的發展注入新動力，從而帶動超級電容器產業鏈高質量發展。

該項目完成儲能領域發明專利底稿7項，實用新型專利底稿7項，計算機軟件著作權7項，參與制訂行業標準《DL/T 2581-2022參與輔助調頻的電源側電化學儲能系統調試導則》，發表/錄用論文5篇，其中SCI論文1篇。

“我們有益的探索也為其他電廠儲能建設提供了經驗， 新建‘火-儲聯調’項目可以借鑒本技術路線，實現更快速高效的電網調頻，延長磷酸鋰電的壽命，加快投資回報。對于目前在運的常規磷酸鐵鋰電池調頻項目，在3～5年后鋰電池更換時，可以采用‘磷酸鐵鋰電池+超級電容’的技術路線進行改造，以提升性能和收益。”劉志東表示，通過此類大規模的應用，將會加快推動超級電容的技術發展，進一步拓寬超級電容的應用領域。