储能工况
储能平台的运行工况,可以理解为它在不同外部条件和控制策略下的工作状态组合,包括充放电、待机、辅助服务等多种模式。
模式 | 特征 | 常见应用场景 |
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充电工况 | 电池 SOC 上升,功率为正(吸收电能),DC 母线电流流入电池 | 电价低谷时储能充电、光伏出力富余时吸收多余电量 |
放电工况 | 电池 SOC 下降,功率为负(释放电能),DC 母线电流从电池流出 | 电价高峰时放电、削峰填谷、备用电源供电 |
待机/空闲工况 | PCS(变流器)不输出功率,SOC 保持,系统维持最低运行状态 | 待命、检修、调度未下发任务 |
调频/调峰工况 | 功率快速波动,充放电频繁切换,SOC 波动范围小 | 电网一次调频、二次调频、AGC 调度 |
黑启动工况 | 外部电源缺失时由储能独立启动并带动关键负载或发电机组启动 | 关键负载应急供电、离网恢复 |
离网孤岛工况 | 系统不与电网并联运行,自主维持电压频率 | 微电网模式、偏远地区供电 |
再生制动吸收工况 | 吸收工厂或交通系统的制动能量 | 地铁、港口起重机、工业驱动 |
一个典型的储能电站在一天内可能经历:
夜间低谷(0:00~6:00) → 充电
上午光伏富余(10:00~14:00) → 再次充电
晚高峰(18:00~21:00) → 放电削峰
电网频率波动(全天间歇) → 调频(快速充放切换)
其余时段 → 待机
电网频率
电网频率,是交流电电压波形的周期性变化频率,单位是 Hz(赫兹),表示每秒的交流波形重复次数。
我国标准电网频率是 50 Hz → 电压波形每秒重复 50 次,一个周期的时间是 1/50 秒 = 20 毫秒。
在美国、日本东部等部分地区,标准频率是 60 Hz → 每秒 60 个周期。
它反映了发电机转子的转速,而发电机转速又直接取决于发电功率与用电功率的平衡。
电网频率就是整个电力系统"功率平衡表"的即时反映。为什么频率会变化?
发电功率 > 负荷 → 发电机受力减小 → 转速升高 → 频率升高
发电功率 < 负荷 → 发电机受力增大 → 转速降低 → 频率降低
为什么用电负荷增大会导致发电机降低转速?
同步发电机的转速由两个力平衡决定:
机械驱动力矩 :来自汽轮机、水轮机、柴油机等原动机,推动转子旋转。
电磁阻力矩 :来自定子绕组向外输送电能时产生的电磁反作用力。
用电负荷增加时,电网端负荷变大,定子磁场对转子产生更大的电磁阻力矩。如果原动机的机械功率没有同时增加(比如燃料门还没开大、蒸汽还没多),转子开始被"拉慢",转速下降。因为同步发电机的电频率和转速严格同步,转速下降 → 频率下降。
调峰调频
调频指利用储能快速充放电,参与电网频率的实时稳定,抵消负荷和发电波动造成的频率偏差。本质是一个秒级或分钟级的快速功率调节过程。
应用场景
火电机组一次/二次调频辅助
新能源(风光)并网消除短期功率波动
电网紧急频率支撑(如事故扰动时防止频率崩溃)
调峰指储能在用电高峰时段放电,在低谷时段充电,从而降低峰值负荷,平滑负荷曲线。本质是小时级的能量转移过程。
应用场景
工商业用户削峰填谷,降低需量电费
配合电网平衡负荷,减少峰荷发电机组启停
光伏配储:白天存电、晚上用电
调频例子
假设一个电网在运行中出现了频率下降,电网额定频率 50 Hz。
傍晚时段,居民集中开空调 + 工厂加班用电,负荷突然增加了 100 MW。
发电机组的输出功率不能瞬间增加 100 MW,所以出现了功率缺口 → 电网频率掉到 49.92 Hz。
调频过程:
调度中心的监测系统发现频率低于设定值(比如 49.95 Hz),立即发出一次调频指令。
参与调频的储能电站接到指令,瞬间从待机切换到放电模式,输出 50 MW。
这 50 MW 立刻补上部分缺口,使发电总量更接近负荷需求,频率被拉回到 50 Hz 附近。
当火电机组逐渐提负荷、光伏出力恢复后,频率稳定,储能退出放电,回到待命状态。
反向情况:
如果突然负荷减少(比如工厂停机 50 MW),电网发电过剩,频率升到 50.08 Hz,储能电站就会立刻充电,吸收多余电量,把频率拉回正常值。
调峰调频本质上都是"调节电网功率平衡",储能都是靠充电/放电来帮电网稳定,区别在于目的、时间尺度、触发方式。
调频关注的是秒级-分钟级的"短时平衡",目标是让发电机组转速不乱、频率稳定。
调峰关注的是小时级的"中长期平衡",目标是把用电尖峰削下来、谷段填上去,让发电曲线更平滑,减少尖峰带来的发电成本和电网压力。
触发逻辑来说,调频:实时自动触发(频率一波动就动作);调峰:提前计划好(按电价或调度计划运行)。所以二者的盈利模式也有所不同。调频:辅助服务费(按性能、响应速度计费);调峰:电价差套利(低价买电,高价卖电)
储能项目如何盈利
卖设备 + 卖系统 + 卖运营服务,不同业务环节有不同盈利模式。可以分成 一次性收入 和 持续性收入 两类来看。
- 一次性收入(卖硬件 + 系统集成)
卖储能电池(电芯、模组、簇)给电网公司、光伏/风电厂、工商业用户、海外 EPC(工程总包)商供应。毛利率类似动力电池,但规模大、客户稳定。
卖整套储能系统(BESS)。不只是电池,还包括 PCS(变流器)、EMS(能源管理系统)、BMS(电池管理系统)、集装箱集成、消防、温控等。按兆瓦时(MWh)报价,比如 1 MWh 系统可能几百万元人民币。
EPC 工程总包。直接承包储能电站建设,把设计、设备、施工、调试打包卖给业主。
特点:一次签合同,交付就确认收入,现金流快,但后续依赖新项目。
- 持续性收入(运营 + 服务 + 电力市场)
赚电网调度和电价差的钱,这部分毛利率更高。
(1)运维服务(O&M)
给客户的储能系统做长期运维(合同 5~20 年),收取维护费。内容包括电池检测、系统升级、故障维修、性能评估。
(2)电力市场运营(EaaS,Energy-as-a-Service)
自己投建或和电网公司合资储能电站,参与电力市场交易。收益来源:
削峰填谷(电价差套利)。低谷电价充电(比如 0.3 元/kWh),高峰电价放电(0.8 元/kWh),赚取差价。
辅助服务市场(调频、调峰、备用容量)。参与电网调频竞价,按响应能力和出力时间获得服务费(有的地方每 MW 一天能赚几千元)。
新能源配储。光伏/风电项目配套储能,把白天多余电量存起来,晚上卖电,提高新能源消纳率。
容量电费。一些市场会给储能电站按装机容量发固定补贴。
(3)梯次利用与回收
回收动力电池做储能(梯次利用),卖给分布式储能用户。
把退役储能电池拆解回收(镍、钴、锂),在原材料价格高时也能赚不少。