中國儲能網(wǎng)訊：世界上部分地區(qū)正在以前所未有的速度部署電網(wǎng)規(guī)模的儲能，迄今，這些儲能設施對它們想解決的問題起到了哪些作用？
儲能“爆發(fā)年”
“2021年是儲能行業(yè)的爆發(fā)年，證明了在公用事業(yè)規(guī)模上，電池儲能是一種可行的、靈活可靠的能量來源，”三菱電力美洲公司儲能解決方案高級副總裁Thomas Cornell在最近的采訪中表示。
美國、英國和澳大利亞等領先的市場上已經(jīng)部署了大約6500MW的并網(wǎng)電池儲能，其中大約三分之二是在2021年投運的。
但大多數(shù)人都認為，盡管裝機容量如此之高，主要支撐儲能的仍然是它的功率，而不是能量。
“當今，儲能主要是作為一個備用系統(tǒng)，”EPRI分布式能源和儲能主管Haresh Kamath說：“現(xiàn)在儲能有一定希望可以更多地承擔起可再生能源負荷的轉(zhuǎn)移任務，但就它目前的數(shù)量而言，能夠發(fā)揮的作用是有限的?！?
將可再生能源發(fā)出的電能從發(fā)電高峰轉(zhuǎn)移到需求高峰將是儲能長期、主要的收益來源，但這種模式目前還處于初級階段，即使是在能量時移已經(jīng)開始發(fā)展的地方，例如加利福尼亞州，儲能轉(zhuǎn)移的也不一定是可再生能源發(fā)出的電能。
加州獨立系統(tǒng)運營商CAISO
作為迄今為止最成熟的儲能部署市場，CAISO電網(wǎng)是一個理想的起點，因為其系統(tǒng)上有超過2700MW的并網(wǎng)儲能裝機。由于CPUC的一些規(guī)定，要求公用事業(yè)和其他負荷服務實體必須采購電網(wǎng)靈活性資源，這里的儲能行業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了起飛。
CAISO儲能部門經(jīng)理Gabe Murtaugh表示，加州的儲能設施現(xiàn)在定期地將多達6000MWh的電能從一天中的低價時段轉(zhuǎn)移到高價時段，有助于抑制加州每日電力需求形成的“鴨型曲線”。
但是，Murtaugh說到，這種能量時移主要轉(zhuǎn)移的是低價但高污染的燃氣發(fā)電資源，“在一些可再生能源發(fā)電過剩的時段，儲能肯定吸收了一部分可再生的電能，但還需要幾年，儲能才能以可再生能源作為其主要的充電電能。”
CAISO最近宣布了儲能在2021年7月俄勒岡州Bootleg野火發(fā)生時的作用，當時在連接各地區(qū)的三條輸電線路癱瘓后，CAISO調(diào)度了大約1000MW的儲能資源來幫助維持照明。
“我們現(xiàn)在經(jīng)常看到一些5分鐘的調(diào)度間隔，這些時段內(nèi)基本上所有的儲能資源都被電網(wǎng)調(diào)度，總計將近3000MW，隨著更多的儲能系統(tǒng)并網(wǎng)，這個數(shù)字在夏天還會增加，”他說到。3月份CAISO電網(wǎng)的峰值需求為28971MW，這意味著儲能在不同的時間段將至少承擔10%的負荷。
CAISO預計，到今年夏天將有大約4000MW的儲能設備投運，這將進一步幫助減輕野火災害對電網(wǎng)穩(wěn)定性的風險。當時在Bootleg野火發(fā)生時，只有大約1500MW儲能裝機容量。
德克薩斯州電力可靠性委員會ERCOT
德克薩斯州目前引領著美國可再生能源行業(yè)，裝機容量達到45077MW，主要構成是風電，是第二名加利福尼亞州裝機容量（22929MW）的兩倍。
這為德州的儲能行業(yè)創(chuàng)造了一個巨大的機遇，可以參與波動的電力市場，幫助電網(wǎng)削峰填谷平抑波動，解決電網(wǎng)不平衡問題，儲能+風電模式有望在未來幾年成為其市場的一個重要驅(qū)動力。
德州和加州系統(tǒng)集成商FlexGen的業(yè)務發(fā)展高級副總裁Jason Abiecunas說，儲能的主要收入來源之前一直是調(diào)頻服務，特別是響應備用服務（Responsive Reserve Service）和固定頻率響應（Firm Frequency Response）。
然而在現(xiàn)在，英國儲能投資者Gore Street Capital的首席執(zhí)行官Alex O'Cinneide說，當?shù)貎δ芴峁┱{(diào)頻服務維持電網(wǎng)平衡與電量交易之間的比例接近1:1。
根據(jù)電網(wǎng)運營商ERCOT在2021年底發(fā)布的數(shù)據(jù)，在本報告撰寫時，德州可能有大約1300~1800MW的并網(wǎng)儲能裝機。
但是，Abicunas說，目前沒有跡象表明調(diào)頻輔助服務市場會很快達到飽和，它仍是德州儲能發(fā)展的主要驅(qū)動力。
雖然2021年2月德州的毀滅性風暴奪去了數(shù)百人的生命，但這段時期仍展示了德州電網(wǎng)儲能的潛力。
Abiecunas說，“大家都看到了儲能在這一危急時期能夠提供的巨大價值，這是一種能夠提供電網(wǎng)局部穩(wěn)定性的資源，當電網(wǎng)需要時，可以依靠儲能來提供各種服務，以滿足當時電網(wǎng)的需求。”
今年2月，另一場風暴在美國肆虐，但電力系統(tǒng)保持了平穩(wěn)運行，他說：“當時電網(wǎng)狀況良好，儲能設施發(fā)揮了應有的作用，所有系統(tǒng)一切正常?！?
英國/愛爾蘭
2021年，英國部署了約446MW的電池儲能，目前，總并網(wǎng)儲能裝機容量達到了1700MW。
“我們大多數(shù)情況下需要的是電池的功率，而不是它們的能量，它們處于待機狀態(tài)，以備不時之需，因此，就它們在動態(tài)遏制（英國的一種調(diào)頻輔助服務）等服務中充放的電能而言，電池的實際利用率確實很低，”市場情報公司Modo Energy的首席分析官Robyn Lucas說。
調(diào)頻服務的總?cè)萘柯愿哂?000MW，主要是為儲能設計并由儲能主導。根據(jù)Modo的數(shù)據(jù)，英國的三種調(diào)頻服務，動態(tài)遏制（DC）、固定頻率響應（FFR）和增強頻率響應（EFR），在2021年占了電池儲能收入的90%以上，但在今年年底也開始發(fā)生轉(zhuǎn)變。
“現(xiàn)在電能批發(fā)市場上有很多機會，因為市場價格一直很不穩(wěn)定，”O(jiān)'Cinneide說，“英國儲能的最佳營收方案仍然是提供80%~85%的電網(wǎng)平衡業(yè)務，10%的容量交易和5%~10%的電能量交易?！?
儲能也正在成為英國國家電網(wǎng)公司推出的容量市場拍賣中一個引人注目的角色，在最近的2025/26年的容量拍賣中，1094MW的電池在總計27632MW的招標中勝出，占到2.5%。
雖然儲能目前在電網(wǎng)平衡機制中的作用還很小，但這是英國電網(wǎng)短期內(nèi)平衡電網(wǎng)的一個重要手段。儲能參與電能批發(fā)市場的交易，有助于抑制電價波動，從系統(tǒng)的角度來看，這是有利的。
愛爾蘭的儲能部署水平則要低得多，但仍有值得注意的方面。2021年5月，當愛爾蘭電網(wǎng)頻率跌落到正常范圍以下時，兩個共37MW的電池儲能系統(tǒng)介入，這是愛爾蘭多年來最長的頻率跌落事件，電網(wǎng)超出49.9Hz-50.1Hz的范圍超過了14分鐘。
西歐
在儲能部署方面，西歐略微落后于英美和澳大利亞。市場情報公司EnAppSys的主管Jean-Paul Harreman說，法國有大約300MW的并網(wǎng)儲能裝機，德國有大約600MW，荷蘭和比利時各低于100MW。
這些儲能大部分用于提供頻率遏制，這是一種頻率響應服務，需要在頻率跌落后30秒內(nèi)啟動。
但是，由于西歐的儲能規(guī)模較小，到目前為止還沒有儲能在維護電網(wǎng)穩(wěn)定方面發(fā)揮關鍵作用的案例。他說：“需要三到五年的時間，儲能才會開始顯現(xiàn)出作用。從長遠來看，儲能有可能減少市場的波動，首先將在分布式電網(wǎng)的終端發(fā)揮作用。由于電池充放電之間存在一定的電價差異，儲能將試圖捕捉兩個最極端的電價。”
澳大利亞
澳大利亞電網(wǎng)運營商AEMO希望有更多的儲能參與到輔助服務市場。但這是一個薄弱的市場，總量只有約800~820MW，其中包括600MW的頻率調(diào)節(jié)輔助服務（Frequency Control Ancillary Services），因此，部署的儲能越多，調(diào)頻服務的價格就會下跌。
根據(jù)澳大利亞Cornwall Insight公司的管理顧問Ben Cerini的說法，目前大約有580MW的電網(wǎng)規(guī)模儲能裝機，預計到2030年將大約有15GW（還有30GW的分布式資源，包括屋頂光伏）。今天，儲能在頻率調(diào)節(jié)輔助服務中占據(jù)的市場份額約為25%。
他說，今天，澳大利亞電網(wǎng)規(guī)模儲能的80%~90%的收入都來自頻率調(diào)節(jié)輔助服務，只有剩余的10%~20%來自電能量交易。儲能商業(yè)模式的經(jīng)濟可行性還沒有得到證實，但這種情況在未來可能會發(fā)生改變。
他說：“午間和晚高峰之間的電價差將在未來持續(xù)增加，特別是隨著更多的屋頂光伏并入電網(wǎng)。
挑戰(zhàn)和結論
除了儲能開發(fā)商和業(yè)主在收益方面面臨的各種挑戰(zhàn)外，電網(wǎng)和配網(wǎng)運營商在儲能容量不斷增加的情況下，也面臨著一些自身的問題。
很明顯，盡管我們在2021年看到了大量的儲能部署，但儲能離真正實現(xiàn)可再生能源的能量時移還有一段距離。
但正如前文所述，它通過以頻率響應的方式作為備用電源的作用對電網(wǎng)的運行非常重要。對頻率跌落的即時響應、技術故障或是極端天氣事件，都為儲能的作用提供了具體的案例。
隨著時間推移，有一個明顯的趨勢是儲能更多地參與電能批發(fā)交易，逐漸開始參與一些可再生能源的能量時移，但它目前還處于初級階段。隨著更多可再生能源并網(wǎng)，我們將在未來幾年越來越多地看到儲能在電力系統(tǒng)脫碳中發(fā)揮的重要作用。
