中國儲能網訊：據(jù)媒體報道，德克薩斯州的電網在今年2月遭遇冬季風暴之后導致大規(guī)模長期停電，使該州多地企業(yè)和居民的供電中斷長達一周。德克薩斯州停電事件也成為令人關注的頭條新聞，而行業(yè)人士更加關注的是德克薩斯州獨立運營的電力系統(tǒng)的局限性和脆弱性。
這一悲劇性事件造成德克薩斯州大約30人死亡，美國政界人士和媒體隨后對于該州采用可再生能源發(fā)電設施供電進行了指責。行業(yè)專家指出，實際上，該州的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電設施在停電期間表現(xiàn)都超出了電網運營商的預期，而表現(xiàn)不佳的火力發(fā)電設施仍然占德克薩斯州發(fā)電組合的絕大多數(shù)。
圍繞可再生能源發(fā)電設施受到天氣影響導致大規(guī)模停電的負面消息和討論仍在蔓延，其實發(fā)現(xiàn)真相并不難，在許多情況下，人們需要擺脫某種特定的偏見或思維方式。
德克薩斯州的達拉斯在2021年2月遭遇冬季風暴的襲擊
美國可再生能源理事會（ACORE）總裁兼首席執(zhí)行官Gregory Wetstone在此期間發(fā)給媒體的一份聲明中表示，“此次大規(guī)模停電并不是由于該州實施能源轉型造成的，而是陳舊過時的電網無法處理受到氣候驅動的極端天氣事件。管理和運營該州電網的德克薩斯州電力可靠性委員會（ERCOT）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，化石燃料發(fā)電量占據(jù)該州電力大部分。”
Wetstone表示，這個大規(guī)模停電事件凸顯了對電網基礎設施進行關鍵投資的重要性。他指出，雖然德克薩斯州的孤立運營的電網遭受了大規(guī)模停電事件，但在其他州，例如國中大陸獨立系統(tǒng)運營商(MISO)服務區(qū)域的電網并沒有發(fā)生停電事件，這主要是因為其電網與其東部的PJM電網相連，可以獲得7GW電能。
FlexGen公司在德克薩斯州部署的一個10MW/11MWh電池儲能項目
儲能系統(tǒng)如何應對德克薩斯州停電事件？
德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)服務的儲能市場在過去一兩年中發(fā)展非常迅速，成為儲能開發(fā)商部署電網規(guī)模電池儲能系統(tǒng)主要目的。雖然在德州部署的電池儲能系統(tǒng)可以提供短時輔助服務，但就對電力系統(tǒng)的總體規(guī)模而言，其貢獻還很小。正如研究機構IHS Markit公司天然氣、電力和能源期貨團隊副總監(jiān)Sam Huntington解釋的那樣，該州電力市場采用的是一種只提供能源而不交付容量的設計，這產生了一些獨特的業(yè)務模式。
沒有長期的容量合同（這對于確保其他大多數(shù)地區(qū)的融資至關重要），那么德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)部署電池儲能系統(tǒng)完全是商業(yè)行為，這將面臨更大市場風險。但是，由于沒有電池儲能系統(tǒng)持續(xù)時間的強制要求，大多部署的是持續(xù)時間較短的（一到兩個小時）電池儲能系統(tǒng)。Huntington指出，這些電池儲能系統(tǒng)不僅比4小時儲能系統(tǒng)的電池儲能系統(tǒng)的成本低得多，而且持續(xù)時間較短的套利利潤不比4小時的電池儲能系統(tǒng)少多少。因此，盡管存在額外的風險，但較低的成本和較高的收入使部署短時的儲能系統(tǒng)更具吸引力。
因此這是一個具有獨特特征的市場，但是電池儲能系統(tǒng)和其他儲能系統(tǒng)在幫助電網保持穩(wěn)定運營，并防止類似情況再次發(fā)生方面可以發(fā)揮多大的作用？美國其他地區(qū)可以從中汲取什么教訓呢？
美國儲能協(xié)會臨時首席執(zhí)行官Jason Burwen表示：“德克薩斯州電力可靠性委員會(ERCOT)從商業(yè)運營的角度來部署儲能系統(tǒng)，這表明一些市場參與者看到了經濟效益，盡管迄今為止安裝的大多數(shù)電池儲能項目都是用于輔助服務。
近年來，在美國部署的大多數(shù)長時儲能系統(tǒng)都是通過與受監(jiān)管的公用事業(yè)機構簽訂的長期合同來實現(xiàn)的，從而降低了風險，并提高了項目融資能力。最近的儲能競價和容量拍賣預示著美國東部市場也會出現(xiàn)這種情況。根本問題是，是否會有一個有效的價格信號來評估和補償儲能系統(tǒng)對電力系統(tǒng)可靠性貢獻？”
而部署更多的可再生能源發(fā)電設施導致停電事件的觀點之一是，裝機容量約為4GW風力渦輪機由于嚴寒天氣停止運轉。但與停止運行的裝機容量20GW以上的化石燃料發(fā)電設施和核能發(fā)電設施相比卻相形見絀。如果德克薩斯州的電力運營商不愿意為構建更具彈性的電力系統(tǒng)支付額外費用，那么作為提高電網彈性的電池儲能系統(tǒng)價值可能難以體現(xiàn)。
FlexGen公司是德克薩斯州規(guī)模最大的一個電池儲能系統(tǒng)開發(fā)商和集成商。該公司首席運營官Alan Grosse表示，“我們?yōu)榈驴怂_斯州客戶部署的電池儲能系統(tǒng)在停電期間的運行表現(xiàn)良好。而這些電池儲能系統(tǒng)為應對這場風暴提供了電力支持，并且正常運行時間超過99％?！?
Grosse表示，F(xiàn)lexGen公司并不會就特定區(qū)域的市場設計或政策發(fā)表自己觀點，而是致力于支持其獨立的電力生產商（IPP）和公用事業(yè)的客戶實現(xiàn)各自市場的目標，但他指出，電池儲能系統(tǒng)在緩解德克薩斯州和其他地方電網在極端天氣或其他導致停電的條件下所面臨的一些技術問題方面發(fā)揮了重要作用。
儲能系統(tǒng)作為“黑啟動”電源就是一個例子，可以幫助關閉的發(fā)電設施重新上線運營。FlexGen公司和其他電池儲能提供商部署的電池儲能系統(tǒng)證明了這一點。
Grosse表示：“現(xiàn)有的電池儲能系統(tǒng)可為電網的變壓器、變電站和傳統(tǒng)的燃氣輪機發(fā)電廠的運行提供幫助，還有助于在停電時以及在電網重新供電期間調節(jié)電壓?！?
分布和多樣化：減輕風險
大型電池儲能系統(tǒng)通常不會在任何給定時間為大部分電網提供備用電源。IHS Markit公司 Huntington表示，當前鋰離子電池儲能系統(tǒng)可以緩解可再生能源發(fā)電的間歇性，但是對于“多日可靠性事件”（例如在美國發(fā)生的長時間停電事故）卻無濟于事。雖然天然氣峰值發(fā)電廠可以應對停電事件，但在德克薩斯州出現(xiàn)極寒天氣情況下，這些發(fā)電廠由于供氣困境并不能正常發(fā)電。
Huntington指出，電網資源的多樣性通常可以提高可靠性，因此，雖然部署更多的、可再生能源發(fā)電設施和電池儲能系統(tǒng)可能無法從根本上解決電網可靠性問題，但肯定有助于緩解這些問題。美國儲能協(xié)會的臨時首席執(zhí)行官Jason Burwen對此表示認同。
Burwen說：“多樣化的可靠電力來源可以緩解單一類型發(fā)電資產中斷供電的不利影響，例如德克薩斯州運營的天然氣發(fā)電廠，并增加間歇性可再生能源發(fā)電對電力資源充足性的貢獻。多元化是管理電力系統(tǒng)風險的主要原則，而部署儲能系統(tǒng)則將實現(xiàn)電力來源的多樣化。用戶可以將電池儲能系統(tǒng)部署電網的任何地方（客戶、配電、輸電或現(xiàn)場發(fā)電），還可以在不同領域使用不同儲能技術，例如建筑物的熱儲能，輸電領域的抽水蓄能，以及液態(tài)空氣儲能技術。此外，電動汽車就是一種移動的儲能系統(tǒng)，并且可以為家庭用戶電力供應提高彈性?！?
隨著電網擺脫對單一能源依賴，分布式能源包括家庭或社區(qū)太陽能+儲能項目是其中的一個解決方案。Burwen引用了加利福尼亞州最近在波多黎各發(fā)生的森林火災和颶風的例子說：“人們在加州關閉一些電力設施導致輪流停電之后開始關注儲能系統(tǒng)部署。而那些在德克薩斯州和其他地方經歷了長時間停電的用戶可能會更多地部署儲能系統(tǒng)，尤其是與太陽能發(fā)電設施結合使用，這并非沒有道理?！?
他指出，儲能系統(tǒng)可以幫助用戶應對電力中斷，尤其是在更長時間內支持關鍵負載方面。這就是在森林火災導致一些電力設施關閉之后，用戶側電池儲能系統(tǒng)部署在加利福尼亞州激增的原因。儲能系統(tǒng)也可以作為本地電力基礎設施的一部分進行部署，以提供備用電源，例如為急救人員或關鍵設施提供支持。
在此次停電期間，德克薩斯州的一些住宅用戶依賴柴油發(fā)電機供電或取暖，但該州發(fā)生了數(shù)百起一氧化碳中毒事件。
Burwen表示，很顯然，家庭用戶和電網供電都需要提供彈性，住宅用戶采用的太陽能+儲能系統(tǒng)和虛擬電廠（VPP）可以結合起來。最好的方法是讓電池儲能系統(tǒng)等分布式能源在多用途框架中運行，這將確保分布式儲能系統(tǒng)可以提供本地服務和批量服務，這在德克薩斯州還不太常見。
FlexGen公司首席運營官Alan Grosse表示：“電池儲能系統(tǒng)是一種經濟可靠的實現(xiàn)分布式發(fā)電的方法——更加模塊化、更靈活的能源技術，更接近其所提供的能源。當電力生產更加分散時，儲存的能量可用于提高能效和彈性。當電池儲能系統(tǒng)與社區(qū)的風力發(fā)電設施或太陽能發(fā)電設施結合使用時，即使大型電網停止運行，孤立運營的配電網仍將繼續(xù)為用戶提供可靠電力?！?
Grosse認為，分布式儲能系統(tǒng)的普及率將在未來幾年內顯著提高，能源市場將會采用負擔得起的可以有效應對天氣事件和自然災害的能源解決方案，而德克薩斯州遭遇的此次風暴凸顯了電池儲能系統(tǒng)在能源市場中的機會。
HIS Markit公司的Huntington表示，在以往，停電事件導致人們對部署備用柴油發(fā)電機的興趣增加，而如今開始轉化為對于部署住宅太陽能+儲能系統(tǒng)的興趣。他認為，雖然電池儲能系統(tǒng)在住宅用戶層面將會增長，但聚合虛擬發(fā)電廠（VPP）可能是一種有效的分布式但協(xié)調一致的解決方案。
他說，“隨著越來越多的住宅用戶部署用戶側電池儲能系統(tǒng)，儲能系統(tǒng)聚合商可以利用分布式電池儲能系統(tǒng)的備用容量，并將其競標到批發(fā)市場，從而也有助于提高電力系統(tǒng)的可靠性。而實現(xiàn)這個目標還有一段距離，因此需要部署更多的用戶側電池儲能系統(tǒng)?！?
Key Capture Energy公司在德克薩斯州休斯頓附近部署10MW電池儲能系統(tǒng)
部署長時儲能解決方案
德克薩斯州發(fā)生大規(guī)模停長時電的事件并非史無前例，更糟糕的是，科學家普遍認為，冬季風暴不僅是氣候變化造成的不可預測性征兆，而且這些極端天氣事件將在未來會增加發(fā)生頻率和破壞程度。
因此在未來需要部署更多長時儲能解決方案，而在涉及能源轉型時，很可能包含多種因素。例如，某些長時儲能系統(tǒng)可以提供幾天甚至幾周的電力，但是目前這樣做的成本很高，而這樣的儲能系統(tǒng)一年可能只能使用幾次，很難收回投資。
美國儲能協(xié)會的Burwen說：“從長遠來看，持續(xù)放電更長時間的儲能系統(tǒng)最終將替代燃料發(fā)電設施，以提供電力系統(tǒng)的可靠性。但是，正如我們所了解的那樣，大部分市場潛力將取決于監(jiān)管機構和政策制定者的所作所為。他們需要解答以下這些問題：能夠改革資源充足率的評估方式嗎？在確保避免負載損失方面，是否會努力使最終用戶有更多發(fā)言權？會促進分布式儲能系統(tǒng)的部署并修改法規(guī)利用它嗎？美國聯(lián)邦政府能夠提供投資稅收抵免來增加儲能系統(tǒng)的部署嗎？”
