20170705-信达证券-储能系列报告之二——调频：初露锋芒，唯快不破-solarbe文库

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请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 储能系列报告之二调频初露锋芒，唯快不破能源化工组 2017 年 7 月 5 日郭荆璞首席分析师刘强分析师马步芳研究助理请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 信达证券股份有限公司 CINDA SECURITIES CO.,LTD 北京市西城区闹市口大街 9 号院 1 号楼邮编 100031 储能系列报告之二调频初露锋芒，唯快不破能源化工组 2017 年 7 月 5 日  调频市场被低估。对于电网来说能量供需不平衡和系统突发事件是电力系统运行的固有特性，在传统能源结构中，电网短时间内的能量不平衡是由传统机组（在我国主要是火电和水电）通过响应 AGC 信号来进行调节的。而随着新能源的并网，风光的波动性和随机性使得电网短时间内的能量不平衡加剧，传统能源（特别是火电）由于调频速度慢，在响应信号时具有滞后性，因此不能满足新增的需求，而储能（特别是电化学储能）由于调频速度快，容量可调，因此成为非常好的调频资源。根据 California 电力市场的电源特点，平均来看，储能调频效果是水电机组的 1.7 倍，燃气机组的 2.5 倍，燃煤机组的 20 倍以上。  储能参与 AGC 调频效果显著。在现有的政策及技术条件下，储能由于无法作为独立主体参与到市场中，因此目前储能参与调频市场的方式是与火电形成一个混合机组。根据华北区域的细则，理论上最好的调频效果与最差的调频效果之间可以相差近 8000 倍。实际应用中，投入前 K 2 和 K 3 的平均值分别在 1.4 和 1.5 左右，投入后上升到 1.5 和 1.6 左右， K p 值从 2.98 上升到 3.2 左右，后期通过进一步优化使得 K p 值提升到接近 5，体现了储能在调频方面具有非常优越的性能。  调频市场空间巨大。从 PJM 市场的经验以及石景山项目的调频效果来看，调频的需求大约是总装机容量的 2左右，我们得到全国存量调频规模大约在 42GW 左右。考虑到目前只有华北区域是依效果付费，我们仅考虑华北区域总体的极限替代也能达到近 770 万千瓦。目前国内外并没有对调频规模的统一测算方法，调频需求是 12的峰值负荷这一结论只是海外的经验数据，实际上随着新能源的占比的不断上升，实际需求还将会更高。以加州为例，由于风光的大量接入， 2016 年 CAISO 增加了 2 月 6 月调频需求量（一般增加到 600MW，在 2 月底 3 月初增加到 800MW），总需求量是同期的近两倍，而这段时间内的调节成本同比上涨了 6 倍，这体现了调频巨大的经济效益。 2016 年加州总装机量达 7902.6 万千瓦，其中风电占比 7.1，太阳能占比 12.5，相比之下 PJM 总装机量达 1.82 亿千瓦，而风电只占 0.6，太阳能占比只有 0.1。反应在调频需求上加州的调频需求是峰值容量的 0.9，最高峰时可达 1.7，而加州只有 0.30.5。从国内来看，自 2008 年以来国内装机容量平均年增长率超过 8，我们认为未来 5 年装机量平均增长率仍将保持这一速度，因此年新增装机量将有约 1.5 亿千瓦，由此我们得出年调频需求在 1.52GW 左右。  调频经济性远好于削峰填谷。因此根据清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系本期内容提要证券研究报告行业研究专题报告储能行业郭荆璞首席分析师执业编号 S1500510120013 联系电话 86 10 8332 6789 邮箱 guojingpucindasc.com 刘强分析师执业编号 S1500514070005 联系电话 86 10 8332 6707 邮箱 liuqiang1cindasc.com 马步芳研究助理联系电话 86 10 8332 6702 邮箱 mabufangcindasc.com 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 统与火电机组联合调频的性能及经济性分析中石景山的项目数据，我们得到储能和火电机组联合调频的效果及经济性相关评价。石景山项目总投资 2260 万元，其中电池为 1200 万元， PCS 为 600 万元，施工费用 460 万元，我们假设设备残值为 5，根据以上假设我们进行投资回收期测算，在第 5 年时 NPV 即可为正， IRR 可达到 11，体现了调频项目具有非常好的投资前景。由此我们可以看出调频的经济性远超削峰填谷，而未来随着新能源在电源中占比的进一步提高，以及电力市场进一步深化，开放辅助服务市场，调频的需求也将进一步释放，因此我们认为调频将会成为一个竞争激烈的市场。此外还可以将同一储能应用到不同的场景中，通过多种场景叠加来获得更多的收益，从而进一步缩短投资回收期。  建议关注的公司由于能量供需不平衡和系统突发事件是电力系统运行的固有特性，因此调频是系统内在的需求。随着风光等新能源接入比例逐步升高，调频的需求也将快速上升，从而为整个市场带来相应的机会。同时调频的投资回收期在 5 年左右，显著优于削峰填谷，我们认为调频市场正处于从用传统能源调频向储能调频过渡的时期，替代效应正在逐步显现。在投资标的方面，上市公司建议关注科陆电子、比亚迪和南都电源。非上市公司建议关注睿能世纪和珠海银隆。  相关行业风险政策推进力度不及预期，辅助服务市场中政策改变可能会对储能的替代有一定的抑制作用；电网系统技术进步带来需求的减少；技术进步、成本下降不及预期导致发展缓慢。请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 目录调频，被低估的市场 . 1 新能源装机量增长，调频需求激增 . 1 电池储能是构建新电网中的关键 . 3 在 AGC 调频中储能的效果明显 4 调频效果显著，经济性优于削峰填谷 . 11 投资标的 . 15 科陆电子（ 002121.SZ） 15 比亚迪（ 002594.SZ） . 15 南都电源（ 300068.SZ） 16 睿能世纪 16 珠海银隆 17 风险因素 . 17 表目录表 1储能装置对比传统机组调频效果显著 4 表 2图中各参数对于含义 . 5 表 3各区域电网 AGC 补偿办法 . 6 表 4无储能状况下机组调频性能指标 . 7 表 5 2016 年全国装机量及调频替代规模 9 表 6全球历年装机容量（亿千瓦） 9 表 7无储能时 Kp 值相对较低 . 11 表 8储能投入后性能指标有显著提升 . 12 表 9通过系统性优化使得 Kp 值接近 5 . 12 表 10 石景山项目调频补偿费用对比 . 13 表 11 石景山项目调频耗电记录值 13 表 12 石景山项目费用 14 表 13 调频项目测算 14 图目录图 1发电侧与用电侧的容量匹配是频率稳定的关键 . 1 图 2在不同频率波动情形下采用不同的频率控制措施 . 2 图 3发电机脱网时一次、二次和三次调频的依次动作及其对系统频率的影响 2 图 4 AGC 信号与实际负荷曲线存在误差 . 4 图 5 AGC 调节过程 5 图 6传统机组具有反调现象 . 8 图 7采用储能和火电机组的联合调频效果提升显著 . 8 图 8 PJM 装机构成 10 图 9 CASIO 装机构成 10 图 10 CAISO 的调频需求显著高于 PJM 10 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 1 调频，被低估的市场新能源装机量增长，调频需求激增在整个电网中，频率是保证机组和用户用电安全的重要约束条件，一定程度的小范围频率波动（如国内大电网为 ±0.2HZ）一般可以被整个电网接受，但是一旦频率波动范围过大则会造成机组切机、用户电器跳闸等意外发生，造成损失。电网的频率与发电机及用户的负荷相关，当发电机和用户的负荷相平衡时，频率稳定在 60HZ（国内为 50HZ），当发电机容量超过负荷容量时，频率会上升，反之亦然。图 1发电侧与用电侧的容量匹配是频率稳定的关键资料来源 LBNL，信达证券研发中心对于电网来说，发电端的供给和用电端的需求必须保持实时平衡，由于实际过程中，用户无序的使用以及发电端新能源发电的波动性特征使得电网无法保证真正的实时平衡，通过调节供需可以使得电网能在较小的范围内波动，从而达到相对平衡的状态。以发电机切机导致频率降低为例，目前三时间段框架是应用较为普遍的平衡机制在大量机组切除后的 30S 内，发电厂通过机组惯性和调速器响应来控制频率偏移，自动抑制频率衰减，此时是一次调频；在 30S10min 的期间内，以调频器为代表的二次调频设备介入调频，此为二次调频；第三个时间段从第 5min 开始，资源的经济调度通过 5min 实时情况提供三级控制机制，此时进行三次调频。在三时间段框架中，一次调频是机组的基本服务，是用于调节电网中较小的波动是其维持在正常的范围内，电厂无法靠其获得收益。自动发电控制（ Automatic Generation Control, AGC）是二次频率控制的第一种形式， AGC 系统通过监测自身频率变化及其与相邻区域之间的实际交换功率变化得到区域控制误差（ Area Control Error, ACE） ,当其偏离平衡零点时， AGC 将请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 2 调度信号传输给发电机，实施相应的提高 /降低出力从而达到升 /降频的目的。例如发电机脱网造成频率大幅下降超过一次调频的范围时，通过二次调频介入抑制频率下降，并逐步使频率回升到正常水平。图 2在不同频率波动情形下采用不同的频率控制措施资料来源 LBNL，信达证券研发中心随着新能源装机容量的不断上升，旧有的电网系统已经无法适应新能源接入带来的各种变化，特别是对于风电和光伏来说，由于没有办法进行一次调频，因此随着风光在电源结构中占比的不断攀升，系统调频的压力也越来越大。风电由于电机的转子惯性很小，同时缺乏调速器在扰动后增加机组出力，因此从性质上可以将其看成是无调节的火电机组。而光伏更是没有旋转体提供惯性，尽量在理论上逆变器可以提供在从直流向交流的电力转换过程中的响应，但是这需要依赖于只能电网监控和通讯功能，因此在现有条件下也不具有一次调频能力。当系统缺乏足够的一次调频能力时，可能无法在干扰后充分抑制频率波动，导致出现运营商采取甩负荷的措施，造成发电厂和用户双输的局面。图 3发电机脱网时一次、二次和三次调频的依次动作及其对系统频率的影响请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 3 资料来源 LBNL，信达证券研发中心电池储能是构建新电网中的关键对于调频来说，传统电网中采用水电、火电和气电等机组进行调节，由于没有风光等短时间波动剧烈的电源，传统机组能较好的对电网进行调频。但是当新能源发电装机量占比逐渐上升之后，剧烈的波动需大量的传统机组来进行调频，特别是我国以煤电为主的电源结构下，火电机组的调频能力最差，因此需要建设更多的火电厂来保证电网频率，这样会造成大量的资源浪费。但是如果采用电池储能系统，则可以在降低成本的同时用较少的装机量实现更好的调频效果。储能对传统电源的调频替代作用是非常显著的。我们假设区域电网在 2min 内有 20MW 的升功率需求，即对系统整体的爬坡能力要求为 10MW/min。传统火电机组的爬坡率在 25，我们假设火电机组爬坡率为 2％ /min，则需要一台容量为 500MW 的火电机组来提供调节，而采用 20MW 的储能系统就能够瞬间完成升功率的需求，即在该调节速率需求下，１ MW 储能系统提供的 AGC 调频能力相当于 25MW 火电机组的调节能力。如果系统的功率调节需求为 20MW/min ，则储能的调节功率替请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 4 代效果是燃煤机组的 50 倍。 PNNL 同过仿真得到类似的结论，根据 California 电力市场的电源特点，平均来看，储能调频效果是水电机组的 1.7 倍，燃气机组的 2.5 倍，燃煤机组的 20 倍以上。表 1储能装置对比传统机组调频效果显著机组类型发电设备爬坡能力（ /min）电网的短时爬坡能力需求（ MW/min）相应发电设备总功率需求（ MW）储能功率（ MW）储能对传统电源的替代效果水电机组 30 10 33.33 20 1.67 燃气机组 20 10 50 20 2.5 燃煤机组 2 10 500 20 25 资料来源电力系统自动化，信达证券研发中心由于储能在发输配售各个领域都有相关应用场景，因此其发展非常迅速，但是相关的法律法规是制约其发展的一大因素。从全球范围来看，储能产业也是处于成长之中，以美国为例， 2007 年 890 法案确认了要包括储能在内的非传统发电电源的市场主体地位， 2011 年的 755 法案解决了储能系统参与电网调频市场获得合理回报的问题，要求电网为调频服务的效果支付调频补偿费用，因此调频的实际效果和产业爆发需要政策和标准的支持。国内由于改革起步晚，能量市场还不完备，因此辅助服务市场相关政策的制定也非常滞后。目前全国采用的依然是各区域的发电厂并网运行管理细则和并网发电厂辅助服务管理细则。山东省在 2017 年 6 月 5 日发布了山东电力辅助服务市场运营规则（试行），文中规定了交易品种为有偿调峰和自动发电控制（ AGC），采用日前组织、日内调整的交易方式。广东于 7 月 4 日发布了广东调频辅助服务市场建设试点方案，但是其补偿费用依然采用先行南方区域 “两个细则 ”相关规定进行结算，因此调频的市场建立还需时日。在 AGC 调频中储能的效果明显对于三次调频来说，其主要应用与在较长时间间隔下提交和调度资源，通常也被称为实时平衡或者负荷跟踪。我们以加州为例， CAISO 通过每 15min 指派短期启动和快速启动机组以及每 5min 给机组发送调度指令来进行负荷跟踪，而对于二次调频，每隔 4s， AGC 系统就会监视 ACE 偏差并给提供调频辅助服务的机组发送调度信号，因此在此我们主要讨论储能在二次调频中的应用及其效果。图 4 AGC 信号与实际负荷曲线存在误差请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 5 资料来源 LBNL，信达证券研发中心 AGC 调节过程我们以华北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行）中的图为例， T 0 时间机组接受到 AGC 指令开始调节负荷，到 T 1 时刻跨出调节死区， T 2 时刻是运行人员开磨煤机，到 T 3 时刻磨煤机完全开启，负荷进一步上升，直到指令要求的水平，自 T 4 时刻之后机组平稳运行直到 T 5 时刻接受下一个 AGC 指令，同样在 T 6 时刻跨越调节死区，整个负调节过程直到 T 7 时刻进入 P 3 的调节死区，此后保持平稳运行。图 5 AGC 调节过程资料来源华北区域发电厂并网运行管理实施细则（试行），信达证券研发中心表 2图中各参数对于含义参数含义请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 6 P min 机组负荷下限 P max 机组负荷上限 P N 机组额定功率 P d 启停磨对应功率资料来源信达证券研发中心目前全国除山东省以外，采用的依然是各区域的发电厂并网运行管理细则和并网发电厂辅助服务管理细则，各区域发布的细则针对调频的补偿办法不同，其中华北电网的补偿在考虑了容量补偿和可用时间补偿以外还考虑了调节性能，一定程度上使得性能更优的储能电站可以获得更多的补偿，因此我们采用华北区域的调频进行简单分析。表 3各区域电网 AGC 补偿办法区域电网补偿办法备注东北电网 600 元 /万千瓦时调节电量为按调度指令增发或减少的发电量绝对值之和西北电网 1.可调用容量补偿火电机组每月 1000元 /万千瓦，水电机组每月 400 元 /万千瓦 2.服务贡献量补偿火电机组 800 元 /万千瓦时，水电机组每月 200 元 /万千瓦时调节电量为按调度指令增发或减少的发电量绝对值之和华北电网 1.可用时间补偿 10 元 /小时 2.服务贡献补偿日补偿费用 PAGC*tAGC*kpd*YAGC PAGC为机组 AGC 调节可用容量，是指机组 5min 内可用被调用的 AGC 调节总容量，单位为 MW； tAGC为机组全天 AGC 补偿计算时间，单位为 h； Kpd为机组当天的调节性能指标，与调节速度、精度、响应时间有关； YAGC为 AGC 补偿标准，为 30 元 /MWh 华中电网 50 元 /MWh 调节电量为按调度指令增发或减少的发电量绝对值之和华东电网 1.基本补偿 240 元 /MW（华东网调管辖机组）， 480 元 /MW（省调管辖机组） 2.调用补偿 a.节能发电调度地区补偿增发电量 50 元 /MWh，少发电量 100 元 /MWh b.年度发电计划调度地区 1 元 /MWh（华东网调管辖机组）， 50 元 /MWh（省市调度管辖地区）机组基本补偿部分按 AGC 投用率和可调节容量的乘积进行补偿，机组 AGC 可调节容量为机组可投入 AGC 运行的调节容量上、下限之差。南方电网 AGC 容量补偿费用 AGC 容量服务供应量 *R1 AGC 电量补偿费用 AGC 实际调节电量 *R2 根据 AGC 投运率、调节容量、调节电量对并网发电机组提供的 AGC 服务实施补偿，投运率为统计时段内的 AGC 投运时间除以机组运行时间。 R1 为容量补偿标准（元 /MWh），各省市的补偿标准为广东 1.78，广西 1.28，云南 0.31，贵州 1.00，海南 1.41 AGC容量服务供应量 AGC当月投运率 *每个调度时段的容量服务供应量之和，每个调度时段的容量服务供应量每个时段征用的机组 AGC调节容量 *调节时段的长度 AGC 调节容量为机组当前出力点在 3min 内向上可调容量和向下可调容量之和。在 96 点系统中，一个调度时段长度为 15min AGC 实际调节电量为机组根据 AGC 调度指令要求比计划发电曲线增发，减发电量绝对值之和。 R2 为电量补偿标准（元 /MWh），各省市的补偿标准为广东 14.6，广西 10.49，云南 7.66，贵州 8.22，海南 11.58。资料来源信达证券研发中心整理请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 7 根据华北区域的细则，指令周期Ｔ内储能系统参与 AGC 调频的补偿为，其中 R 为系统获得的 AGC 调频补偿； D 为补偿深度，机组接受 AGC 信号后调节负荷，当其调节深度达到指令指定的有效范围内并保持一定时间时，其值为，否则其值为 0； A AGC 表示 AGC 补偿单价，单位为元 /MW ； k 1 表示调节速率效果指标， k 2 表示调节精度效果指标， k 3 表示响应时间效果指标，三者的计算公式如下式中 P S 是系统初始出力， P E 是系统的目标出力， v N 是标准调节速率（ MW/min）；Δ P N 为调节允许的偏差量（ MW）； t st 为标准响应时间（ s）。当 k 1 、 k 2 、 k 3 计算值小于 0.1 时，取值 0.1。而 k 1 、 k 2 、 k 3 的最大值为 2，即 k 1 、 k 2 、 k 3 的积最大为 8，因此理论上来说在该公式下调频效果最大可以差 8000 倍。表 4无储能状况下机组调频性能指标日期 AGC 方式 Kp K1调节速率） K2调节精度） K3响应时间）补偿总费用元） 10 月 15 日 BLR 2.8394 1.1759 1.7026 1.4156 13510.717 10 月 16 日 BLR 2.8403 1.218 1.6754 1.3894 23295.5015 10 月 17 日 BLR 2.8728 1.2371 1.6555 1.398 30357.4091 10 月 18 日 BLR 3.1335 1.2947 1.7336 1.3816 40655.9874 10 月 19 日 BLR 2.7992 1.1906 1.6983 1.3794 27314.9995 10 月 20 日 BLR 3.299 1.3171 1.6825 1.4763 41844.1696 10 月 21 日 BLR 3.0571 1.2742 1.6841 1.4234 10 月 22 日 BLR 3.0779 1.2835 1.6967 1.3924 平均及总数 2.9899 1.2488875 1.6910875 1.4070125 176978.784 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析传统机组由于响应慢，不能及时跟随 AGC 信号，当 AGC 信号下发指令的功率变化方向与机组当前实际功率变化方向相反时，机组无法快速转变功率方向，因此会产生一段时间的反方向调节，这称为反调现象。相较之下，电池储能系统因为响应快，能双向调节，因此没有反调现象。但是由于国内的调频辅助服务政策中并没有把储能系统作为一个独立电源让其参与到市场请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 8 中，因此储能在辅助服务市场中地位尴尬，以调频为例，目前采用的方法是储能和火电机组联合调频的模式，利用储能的快速响应和快速调节能力来提升系统总体的调频效果。图 6传统机组具有反调现象资料来源电力系统自动化，信达证券研发中心图 7采用储能和火电机组的联合调频效果提升显著资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 9 储能对传统机组的替代效应及规模从 PJM 市场的经验以及石景山项目的调频效果来看，调频的需求大约是总装机容量的 2左右，我们得到全国存量调频规模大约在 42GW 左右。考虑到目前只有华北区域是依效果付费，我们仅考虑华北区域总体的极限替代也能达到近 770 万千瓦。由于目前国内并没有对调频规模的统一测算方法，调频需求是 12的峰值负荷这一结论只是海外的经验数据，我们认为在国内现有政策环境下调频的实际装机需求还会更高。表 5 2016 年全国装机量及调频替代规模区域总装机（万千瓦）总替代（万千瓦）华北区域 38520 770.4 西北区域 37738 754.76 东北区域 35025 700.5 华中区域 33118 662.36 华东区域 32004 640.08 南方区域 32908 658.16 合计 209313 4186.26 资料来源搜狐，信达证券研发中心在海外特别是欧洲及北美地区，由于发达国家电改走在我们的前面，因此市场相对更成熟，调频市场的需求也更强烈，如 2014 年欧洲总装机量为 14.11 亿千瓦，美国 2016 年装机容量为 11.84 亿千瓦，因此实际调频市场规模预计分别可达到 28.22GW、 23.68GW。而从国内来看，自 2008 年以来国内装机容量平均年增长率超过 8，我们认为未来 5 年装机量平均增长率仍将保持这一速度，因此年新增装机量将有约 1.5 亿千瓦，由此我们得出年调频需求在 1.52GW 左右（由于无法得知年实际峰值负荷，因此以装机量近似代替）。表 6全球历年装机容量（亿千瓦）国家 /地区 2008 年 2009 年 2010 年 2011 年 2012 年 2013 年 2014 年 2015 年 2016 年欧洲 11.43 11.68 12.29 12.74 13.18 13.7 14.11 N.A. N.A. 中东和非洲 2.78 3.01 3.18 3.36 3.55 3.93 4.25 N.A. N.A. 美国 10.01 10.18 10.32 10.45 10.58 10.79 11.04 11.58 11.84 巴西 1.07 1.11 1.12 1.2 1.24 1.28 1.34 N.A. N.A. 其他美洲地区 3.04 3.21 3.38 3.49 3.61 3.75 3.9 N.A. N.A. 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 10 中国 7.93 8.9 9.66 10.56 11.44 12.42 13.6 15.25 16.46 印度 1.54 1.65 1.81 2.08 2.4 2.66 2.82 N.A. N.A. 其他亚太地区 7.25 7.28 7.67 8.16 8.51 8.77 8.96 N.A. N.A. 合计 45.05 47.02 49.43 52.04 54.51 57.30 60.02 N.A. N.A. 资料来源北极星电力网，信达证券研发中心实际上随着新能源的占比的不断上升，实际需求还将会更高。以加州为例，由于风光的大量接入， 2016 年 CAISO 增加了 2 月 6 月调频需求量（一般增加到 600MW，在 2 月底 3 月初增加到 800MW），总需求量是同期的近两倍，而这段时间内的调节成本同比上涨了 6 倍，这体现了调频巨大的经济效益。 2016 年加州总装机量达 7902.6 万千瓦，其中风电占比 7.1，太阳能占比 12.5，相比之下 PJM 总装机量达 1.82 亿千瓦，而风电只占 0.6，太阳能占比只有 0.1。反应在调频需求上加州的调频需求是峰值容量的 0.9，最高峰时可达 1.7，而加州只有 0.30.5。图 8 PJM 装机构成图 9 CASIO 装机构成火电气电核电油电水电风电垃圾发电太阳能水电气电核电生物质发电地热发电太阳能风电其他合计资料来源 PJM，信达证券研发中心资料来源 CEC，信达证券研发中心图 10 CAISO 的调频需求显著高于 PJM 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 11 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 容量（MW）占比资料来源 PJM， CASIO，信达证券研发中心调频效果显著，经济性优于削峰填谷由于目前国内对储能调频效果及经济性的测算缺乏统一标准，因此根据清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析中石景山的项目数据，我们得到储能和火电机组联合调频的效果及经济性相关评价。首先在针对调频性能方面储能对传统机组提升效果比较显著， K p 值从 2.98 上升到 3.2 左右。分指标看储能对调节精度和响应时间的提升效果最为明显，投入前 K 2 和 K 3 的平均值分别在 1.4 和 1.5 左右，投入后上升到 1.5 和 1.6 左右，实际上在后期通过进一步优化使得 K p 值提升到接近 5，体现了储能在调频方面具有非常优越的性能。表 7无储能时 Kp 值相对较低日期 AGC 方式 K p K 1 调节速率） K 2 调节精度） K 3 响应时间）补偿总费用元） 10 月 15 日 BLR 2.8394 1.1759 1.7026 1.4156 13510.717 10 月 16 日 BLR 2.8403 1.218 1.6754 1.3894 23295.5015 10 月 17 日 BLR 2.8728 1.2371 1.6555 1.398 30357.4091 10 月 18 日 BLR 3.1335 1.2947 1.7336 1.3816 40655.9874 10 月 19 日 BLR 2.7992 1.1906 1.6983 1.3794 27314.9995 10 月 20 日 BLR 3.299 1.3171 1.6825 1.4763 41844.1696 10 月 21 日 BLR 3.0571 1.2742 1.6841 1.4234 10 月 22 日 BLR 3.0779 1.2835 1.6967 1.3924 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 12 平均及总数 2.9899 1.2488875 1.6910875 1.4070125 176978.784 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析表 8储能投入后性能指标有显著提升日期 AGC 方式 K p K 1 调节速率） K 2 调节精度） K 3 响应时间）调节性能费用元） 9 月 12 日 BLRN 2.9255 1.2454 1.5002 1.5203 4163.5185 9 月 13 日 BLRN 2.9076 1.2556 1.4882 1.5231 4629.7811 9 月 14 日 BLR 2.6343 1.3627 1.3205 1.4367 1191.7026 9 月 15 日 BLR 2.5006 1.2269 1.2691 1.5809 935.267 9 月 16 日 BLR 3.1706 1.2967 1.5025 1.6007 4500.7742 9 月 17 日 BLR 3.1583 1.3325 1.4847 1.5965 6584.8398 9 月 18 日 BLR 3.1604 1.2529 1.5571 1.61 4265.9694 9 月 26 日 BLR 3.6138 1.4013 1.5194 1.6906 19434.376 9 月 27 日 BLR 3.5562 1.3622 1.5556 1.6779 18094.865 9 月 28 日 BLR 3.6084 1.3472 1.5904 1.6816 16526.9535 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析表 9通过系统性优化使得 Kp 值接近 5 日期储能装置方式 Kp K1 K2 K3 调节深度 MW 9 月 14 日投入 4.6489 1.6027 1.635 1.7724 3599.23 9 月 15 日投入 4.6896 1.6291 1.617 1.7781 4024.33 9 月 16 日投入 4.7351 1.627 1.6409 1.7731 3872.49 9 月 21 日退出 3.9603 1.4924 1.6275 1.6269 1206.81 9 月 22 日退出 3.8528 1.5081 1.6006 1.5895 1339.65 9 月 23 日退出 3.9161 1.5071 1.6161 1.5941 1568.25 9 月 25 日投入 4.6958 1.6018 1.6498 1.7766 3538.16 9 月 26 日投入 4.619 1.6031 1.6368 1.756 3261.69 9 月 27 日投入 4.5601 1.5882 1.6225 1.7662 3645.77 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析我们将调频装置进行投入前后补偿费用的对比 ,在相同工况下 ,未投入储能装置补偿日均额为 16206 元 ,投入储能装置以后补偿请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 13 日均额在 46423 元 ,投入后是投入前的 2.86 倍。以 2012 年 3 号机组（未投入储能装置）一年 AGC 补偿费用 547 万元测算，投入储能装置后 AGC 补偿费用一年可以多收入约 1017.4 万元。表 10 石景山项目调频补偿费用对比日期储能装置方式 K p 调节深度 MW 调节性能补偿费用（元） 9 月 14 日投入 4.65 3599.23 45649.59 9 月 15 日投入 4.69 4024.33 51216.59 9 月 21 日投入 4.74 3872.49 49471.93 9 月 22 日退出 3.96 1206.81 14338.83 9 月 23 日退出 3.85 1339.65 15732.85 9 月 24 日退出 3.92 1568.25 18545.31 9 月 25 日投入 4.70 3538.16 45052.60 9 月 26 日投入 4.62 3261.69 41263.29 9 月 27 日投入 4.56 3645.77 45888.30 平均投入 4.66 3656.95 46423.71 平均退出 3.91 1371.57 16205.66 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析表 11 石景山项目调频耗电记录值时间负荷段表底值（ MWh） 2014.6.30 6kV 五段储能负荷电能表正向（放电） 1325.1720 反向（充电） 1620.0360 2014.6.30 380V 五段储能负荷测控装置 45 2014.7.31 6kV 五段储能负荷电能表正向（放电） 1583.832 反向（充电） 1929.708 2014.7.31 380V 五段储能负荷测控装置 68 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析根据 6.307.31 的数据得到月耗电量 q q1929.708-1620.036-1583.832-1325.17268-4574.01 请阅读最后一页免责声明及信息披露 http//www.cindasc.com 14 因此一年的耗电量 Q Qq/31*365871.29MWh 石景山项目总投资 2260 万元，其中电池为 1200 万元， PCS 为 600 万元，施工费用 460 万元，我们假设设备残值为 5，根据以上假设我们进行投资回收期测算，在第 5 年时 NPV 即可为正， IRR 可达到 11，体现了调频项目具有非常好的投资前景。表 12 石景山项目费用项目金额（万元）电池 1200 PCS 600 施工费 460 合计 2260 资料来源清华大学电机系刘红卫的硕士毕业论文电池储能系统与火电机组联合调频的性能及经济性分析 ,信达证券研发中心表 13 调频项目测算时