应用场景案例

中电金谷偏关混合储能独立调频电站

项目单位：山西中电金谷储能科技有限公司、深圳市今朝时代股份有限公司

建设地点：山西省忻州市偏关县老营镇方城村

技术路线：超级电容+磷酸铁锂电池混合储能

规模规格：一期100MW（超级电容58MW/30S，锂电42MW/42MWh）；规划总装机300MW

投运时间：一期2025年8月并网

设计寿命：超级电容约15年，锂电池约10年

山西省新能源装机占比高，忻州市新能源装机连续六年居全省之首，电网频率波动加剧，传统火电调频响应慢，单一锂电池储能循环寿命不足，难以承受日均2000余次的高频调频任务。该项目采用“超级电容+锂电池”混合储能技术，一期建成全球首例百兆瓦级超级电容电化学混合储能调频电站。超级电容提供毫秒级响应，锂电池补充能量密度，核心设备自主化率达100%。电站可在20秒内将偏离的电网频率恢复正常，每日24小时不间断监测运行，为20倍于自身规模的新能源发电提供消纳支撑，提升区域电网1.6GW新能源消纳能力。投运后预计年收益超1亿元，年碳减排可达115万吨。项目入选国家第二批绿色低碳先进技术示范项目，联合编制《新能源储能调频技术应用白皮书》，从“做项目”到“定标准”，为全省新型储能产业发展提供“偏关样本”。

华能罗源电厂超级电容混合储能调频示范项目

项目单位：华能罗源发电有限责任公司、西安热工研究院有限公司

建设地点：福建省

技术路线：超级电容+锂电池混合储能辅助火电机组调频

规模规格：5MW超级电容 + 15MW锂电池

投运时间：2023年2月首次并网，5月稳定运营

设计寿命：超级电容约12年，锂电池约8年

风电、光伏大规模接入使电网频率波动加剧，传统火电机组负荷响应慢。该项目首次将长寿命、高安全性的超级电容储能技术应用于火电调频，系统由8堆超级电容和24堆锂电池组成，与2台66万千瓦火电机组耦合。超级电容效率较锂电池提高9%，循环寿命增加3倍以上，运行温度降低4℃。通过“储能支撑—快速响应—智能控制”方案，机组AGC调频性能指标提升2倍，综合调频性能平均提升约60%，其中响应速度提升14倍、调节速率提升4倍、调节精度提升3倍。系统在电力辅助服务市场累计收益超2000万元。经中国电力企业联合会鉴定，整体技术达到国际领先水平。联合研发的专利荣获第50届日内瓦国际发明展金奖，实现了火电机组从“被动跟随”到“主动支撑”电网频率的转变。

华能蒙东伊敏电厂全超级电容储能调频系统

项目单位：华能蒙东公司伊敏电厂、西安热工研究院有限公司

建设地点：内蒙古呼伦贝尔市

技术路线：全超级电容储能辅助火电机组调频

规模规格：16MW×10分钟全超级电容储能系统（6个储能单元，占地面积1220平方米）

投运时间：2025年2月28日

设计寿命：超级电容约15年

呼伦贝尔冬季气温低至零下三十多度，常规储能设备性能衰减严重。该项目建成全球首个全超级电容储能辅助火电机组调频示范工程，创造了6项国内外首创应用成果。项目研发出适用于极寒环境的长寿命、本质安全型钛基电力调频专用超级电容器，首次将组串式储能变流器应用于储能调频领域，储能充放电调节时间大幅缩短，响应速度提升60%。从开工到投运仅用4个月，较国内同类项目缩短6个月。系统投运后，一次调频考核指标提升40%，AGC考核指标响应时间合格率提升9%，有效增强了电网对可再生能源的接纳能力。系统采用华能“睿渥”自主可控储能调频管控技术，国产化率达100%，为北方高寒地区储能应用提供了可复制的技术路径。

城市轨道交通超级电容储能系统

项目单位：北京交通大学电气工程学院（杨中平&林飞实验室）

建设地点：北京地铁八通线梨园站

技术路线：地面式超级电容/钛酸锂电池混合储能

规模规格：储能装置容量未公开，可提供紧急牵引能量

投运时间：2020年6月挂网测试，2020年11月完成紧急牵引试验

设计寿命：超级电容约10年（城轨高频应用场景）

城市轨道交通列车再生制动能量可占牵引耗能的20%~40%，传统二极管整流供电能量单向流动，制动能量大部分以热能浪费。北京交通大学研发了世界首套城轨交通地面式混合储能装置，将超级电容和钛酸锂电池混合配置，在列车制动时快速吸收能量，牵引时释放，同时具备紧急牵引功能。经第三方评测，工作日每日节能约1500千瓦时，节能率13%；周末每日节能约900千瓦时，节能率超17%。2020年11月，在牵引变电站断电情况下，利用该储能装置成功完成列车紧急牵引试验，验证了应急保障能力。该项目是国家“十三五”重点研发计划“轨道交通系统能耗过程解耦与能效提升”项目的重要成果，为城轨交通再生制动能量回收利用提供了可复制、可推广的技术方案，标志着我国在该领域达到世界领先水平。

港口起重机超级电容能量回收系统

项目单位：中车青岛四方车辆研究所有限公司、青岛港国际股份有限公司

建设地点：青岛港董家口矿石码头

技术路线：超级电容储能势能能量回收

规模规格：单台起重机配套储能装置，功率未公开

投运时间：2019年前已启用

设计寿命：超级电容约12年

港口门座起重机起吊货物耗能巨大，下放货物时势能通常以热能消耗在制动电阻上。中车四方所自主研发了“基于储能系统的门座起重机功率补偿装置”，利用超级电容在“一抓一放”间完成能量回收和再利用。该装置在青岛港董家口矿石码头启用后，每台起重机每年节约电费12.7万元，节约总电能20%~30%。青岛港进一步开发了“多源协同供电的轨道式龙门起重机势能回收能量管理系统”，通过实时采集工况数据与超级电容SOC状态，结合功率预测模型优化能源分配方案，该专利已于2025年10月进入公布阶段。该技术可广泛应用于港口、船厂、矿山等工业领域的门座式起重机、行车、场桥等特种机械势能能量回收，斩获港口行业技术大奖，为绿色港口建设提供了重要支撑。