巧用“飞轮+磷酸铁锂”——中国能建陕西院火电工程师打造混合储能调频新范式

　　飞轮启动的那一刻，麟北电厂的集控室针落可闻，所有人都屏住呼吸，盯着大屏幕上的曲线和数字。中国能建中电工程陕西院设计总工程师田永红知道，接下来的几秒钟将决定这套混合储能系统，究竟是“能用”，还是“好用”。监控大屏闪着幽幽的蓝光，频率曲线跳起，略微向下扑动。下一秒，混合储能的功率曲线闪电般上扬——毫秒级补偿。紧接着机组的汽阀稳稳接上力，功率开始爬坡。两条曲线像是经过彩排般重叠在一起，形成一条“柔顺”的调频响应曲线。“看上去，它终于像一台真正的调频系统了”，他轻声说。对他和他的团队来说，这条线意味着——陕西省首套飞轮+磷酸铁锂火电机组调频示范项目的关键突破被拿下了。

　　故事要从“十四五”初期说起。随着新能源并网比例快速提升，火电机组被推到调频最前线。一次调频要快，自动发电量控制调频要准，但机组本体频繁爬坡，既伤设备，也吃不消。“那时候最直观的感受就是——调度要求越来越高，机组越来越累。”田永红回忆。最初也有人提出“直接上电化学储能”。但问题很快暴露：自动发电量控制高频往复，电池寿命快速衰减;一次调频毫秒级响应，电池慢半拍。真正的转折点，来自一次飞轮厂家的技术交流。“飞轮的瞬时功率密度，几乎是为调频量身定做的。”田永红当时在笔记本上写下这句话，于是，一个在火电领域“并非新事物”，却鲜有人能真正释放其潜力的方案浮出水面——那便是结合了飞轮与磷酸铁锂的混合储能技术。

　　火电调频的“天花板”，不是机组本体

　　在新能源高比例接入之前，火电调频更多是“顺带完成”的任务。但随着新型电力系统发展，电网对调频的要求变了。一次调频要更快、更果断;自动发电量控制调频要更密、更准;而机组本体的物理极限，却摆在那里。

　　“你再怎么压，也不能违背汽轮机的惯性”，田永红说。他在火电设计方面有超过十年的工作经验，对设备的“脾气”了如指掌。于是，设计团队逐渐形成一个共识：问题不是机组不行，而是需要一个“外接的大脑和肌肉”。混合储能，就是在此背景下被正式推到台前。

　　混合储能不是简单的两种储能混搭，重要的是解决两种储能的协同，让它们“共同跳舞”。火电与储能的调频节奏完全不同：火电机组，响应慢，大范围调节要靠汽机和锅炉协同，像大船转弯。混合储能，响应快，毫秒级;适合“前沿截击”，但持续时间短。真正的难题是两件事：两者怎么协调?容量怎么配?而这两件事，没有现成的答案。

　　飞轮不是噱头，电池也不是“万金油”

　　飞轮储能不是新概念，项目最初讨论方案时，把它放到火电调频场景中，并不缺争议。有人觉得飞轮结构复杂、成本高;也有人认为磷酸铁锂容量足够，干脆“一种走天下”。火电机组的调频有一个天然弱点：响应速度慢，“惯性”大，以往调频任务重时，机组必须“常备不怠”，始终保持高负荷率来维持调频裕度，既浪费煤耗，又拉高设备损耗。飞轮和磷酸铁锂混合储能优势正好相反：毫秒级提供功率;功率上升和下降都随叫随到;适合补充火电调频前沿的“尖响应”。

　　而真正让方案定型的，是一次次调度的数据。他们把来自调度的过去一年的自动发电控制指令信号分解为不同频率的指令信号，指令数据统计成一个指令曲线图，找出了能覆盖90%调频的目标，并结合陕西省电力辅助服务市场的情况，把整个储能系统配置方案锁定在：4兆瓦/0.4兆瓦时的飞轮储能和6兆瓦/6.88兆瓦时的磷酸铁锂，这个计算结果后来成为整个项目的“定盘星”。

　　于是，角色分工逐渐清晰：飞轮负责“抢第一步”，解决快和猛;磷酸铁锂负责“兜住后半程”，解决稳和久;多模态协调控制策略则像指挥员，实时判断谁该上。真正的创新，并不在硬件，而在控制逻辑和调频场景的拆解。混合储能补的不是电量，而是火电机组的短板、调度系统的痛点、未来电网的缺口。

　　一次调试，让“混合”变成体系

　　混合储能第一次完整接入自动发电量控制系统时，现场其实很紧张。调试人员盯着功率和电池的荷电状态曲线反复校核。“最怕的是飞轮和电池同时‘用力过猛’”，田工说。但当曲线最终稳定下来，自动发电量控制指令被平滑吸收，机组负荷波动明显减小，现场一片安静。那不是失败后的沉默，而是一种确认——这套系统，已经不再是辅助设备，而是机组调频能力的一部分。后来，设计团队把这次调试经验整理成标准化参数区间，覆盖设计、集成、并网接入多个环节，为不同类型火电机组提供可复用的配置思路。

　　不止一座电站，而是一种“方法论”

　　在“十四五”收官之际，这个项目的意义逐渐超出工程本身。它把混合储能带入火电调频真实场景，验证了混合储能在火电系统中的经济性与调频价值，建成了陕西省混合储能调频示范站。

　　混合储能不是新能源的专利，也可以成为火电适应新型电力系统的重要工具。在陕西，这个火电机组混合储能调频项目，正在形成示范效应：对内，可为行业内其他机组做同样的混合储能改造;对外，证明火电并非只能被动退场，而是可以主动进化。“我们不是给火电‘续命’，而是让它换一种方式发挥价值”，田永红说。

　　如果说“十四五”完成的是工程验证，那么“十五五”摆在面前的，是系统级升级。团队已经开始思考：混合储能如何更多地、更深度参与辅助服务市场。飞轮还在旋转，电池安静地工作。它们的存在，让火电调频不再只依赖机组本体，而是拥有了一套新的技术支点。而这，或许正是新型电力系统留给火电的一个重要位置——不是退居幕后，而是换一种方式站在台前。