南方区域首个混合储能项目，AGC调频月均收益438万
“磷酸铁锂电池+超级电容器”新型混合储能技术调频项目运行7个月以来，广东珠海金湾发电有限公司（以下简称“金湾发电公司”AGC调频累计收益3069万元，而此前，该公司的AGC调频收益不足10万元/月。
作为南方区域首个将“磷酸铁锂电池”与“超级电容器”混合储能的项目，其投运既促进发电机机组节能降耗提质增效，为电网新能源消纳和安全稳定运行提供强有力技术支撑，又有效提升了区域电网的频率调节能力，为混合储能和超级电容器技术产业的发展注入新动力，实现新质生产力促进经济高质量发展。
率先探索“锂电+超级电容器”混合储能调频应用
“储能项目投运后，调频性能指标及调频收益均大幅提升，按目前数据统计，预计2年内可收回成本。”面对项目总结报告，金湾发电公司首席总工程师刘志东悬着的心终于安定下来了。他介绍，当时公司策划实施储能项目时，国资、外资两方股东是存在分歧的，主要集中在对项目投资与收益的考量上。
随着清洁能源迅猛发展，我国电源结构出现了重大变化，据统计，目前风、光等清洁能源累计装机占比超过20%，预计“十四五”将达到40%。而为了保障电网的安全稳定运行，电力系统需要更多的灵活调频资源来提升自身调节能力。国家发展改革委、国家能源局明确要求现有火电机组调节性能改造，提高电力系统灵活性和调节能力，鼓励电源侧、电网侧和用户侧储能应用，鼓励多元化的社会资源投资储能建设。
“作为传统的火力发电厂，金湾发电公司早在2019年就有上马储能项目的意向，一直在探索具体的实施路径。”金湾发电公司负责人表示。
“要保证投资收益就要技术上领先，技术上要领先就必须创新、有突破。”刘志东以创新技术立论，让公司下定了决心，他带领项目组排除干扰，专心致志研究技术创新方案。
项目组在探求创新突破过程中，了解到南方电网电力科技股份有限公司（以下简称“南网科技”）曾承担国家“十三五”重点研发计划的超级电容研究项目，经过两个企业的研究团队头脑风暴，迸发了“磷酸铁锂电池”加“超级电容器”混合储能的创新念头，随后开始深入论证。
经过反复论证，超级电容器较传统火储调频用的磷酸铁锂电池，有着突出优点：功率密度高、充放电速度快、使用寿命长、高低温性能优越、安全、环保等特性，与储能辅助调频工况十分契合，“磷酸铁锂电池+超级电容器”混合储能的创新技术路线由此诞生。在2021年项目开展该项目可行性研究时，全国尚未有“锂电+超级电容器”混合储能辅助调频的应用先例。
储能调频项目远景图
节能降耗促进新能源 助力实现“双碳”目标
2023年4月10日，“磷酸铁锂电池+超级电容器”混合储能调频项目在金湾发电公司开工建设，由金湾发电公司与南网科技合作完成，投资约7380万元。历时7个月的建设、调试和试运，于2023年11月1日正式投入商业运行。
金湾发电公司A级点检工程师、电气主任技师林镇钰介绍，项目充分利用超级电容充放电快、循环寿命长的特点，将其引入到需要频繁快速充放电的电网调频领域，开拓了超级电容一个全新的应用领域；同时通过与磷酸铁锂电池的耦合，成功回避了当前超级电容单位成本较高的弱点，实现了综合最优。
与同类型电厂磷酸铁锂电池调频项目对比：常规磷酸铁锂电池调频的综合K值一般为1.0～1.3，平均月度调频收益为250万元左右，“磷酸铁锂+超级电容”调频综合K值可达1.3～1.6，平均月度收益可达500万元以上。
截至2024年4月30日，项目运行情况良好。储能项目投运后超级电容器等效循环次数约7200次，磷酸铁锂电池等效循环次数约1200次，平均综合调频性能指标K值为1.381，日最高K值为1.92，月平均调频里程为331GW（吉瓦）。项目累计收益3069万元，月最高585万，月最低收益280万，月均收益438万元。
与此同时，储能系统优异的调频性能，帮助燃煤机组更好地参与 AGC 调频市场，减少了发电机组煤耗和快速动作引起的部件老化，实现了机组节能降耗提质增效。
“项目一方面通过减少煤耗，实现了节能减排，另一方面也有效缓解了大量新能源接入电网带来的频率波动影响，从而促进新能源的发展，两方面都积极推动我国‘双碳’目标实现 。”珠海市生态环境局相关负责人介绍，为助力项目早日投产，2023年以来，珠海市生态环境局金湾分局结合日常检查工作，到金湾发电公司帮扶指导企业10余次，积极为企业提供从项目落地、动工、投产到达产的“全链条”“全生命周期”环保服务，及时协调解决制约企业和项目建设运营中的突出环保问题，助力企业健康发展。
拓宽应用场景 带动超级电容器产业链高质量发展
“超级电容器作为电化学储能器件，较磷酸铁锂电池等其他能量型电化学储能技术有着非常明显的优势，此前主要在风机变桨系统后备电源、轨道交通等场景开展应用，单个项目应用规模小，最高也就几百千瓦，此次应用于电力储能是一次新的探索创新。”南网科技该项目的负责人、南方电网三级领军技术专家王超表示，随着未来新能源占比和终端电能比例的提升，源荷双端不平衡将会加大电网对于灵活性调频资源的需求，这也为超级电容开拓了一个更广阔的应用市场，将会加快超级电容的技术迭代升级和规模提升，从而实现降本增效，给超级电容行业带来新质动能。
项目作为国家重点研发计划项目“高功率低成本规模超级电容器的基础科学与前瞻技术研究”成果落地示范的验证基地，创新地采用了“超级电容器+”混合储能技术，实施过程中攻克了兆瓦级超容系统集成、“磷酸铁锂电池+超级电容器+机组”协同控制、现场并网试验等技术难题，形成了自主知识产权的“超级电容+”混合储能解决方案，推动超级电容产品和关键材料的全面国产化和“超级电容器+”混合储能协同控制技术推广，为混合储能和超级电容器技术产业的发展注入新动力，从而带动超级电容器产业链高质量发展。
该项目完成储能领域发明专利底稿7项，实用新型专利底稿7项，计算机软件著作权7项，参与制订行业标准《DL/T 2581-2022参与辅助调频的电源侧电化学储能系统调试导则》，发表/录用论文5篇，其中SCI论文1篇。
“我们有益的探索也为其他电厂储能建设提供了经验， 新建‘火-储联调’项目可以借鉴本技术路线，实现更快速高效的电网调频，延长磷酸锂电的寿命，加快投资回报。对于目前在运的常规磷酸铁锂电池调频项目，在3～5年后锂电池更换时，可以采用‘磷酸铁锂电池+超级电容’的技术路线进行改造，以提升性能和收益。”刘志东表示，通过此类大规模的应用，将会加快推动超级电容的技术发展，进一步拓宽超级电容的应用领域。
