中國儲能網(wǎng)訊：本文旨在說明 為什么 6GW/8 小時(shí)電池相比 2GW/24 小時(shí)抽水電站是最佳的選擇，盡管電池儲能壽命更短且成本更高。
電池儲能比抽水蓄能系統(tǒng)更堅(jiān)強(qiáng)（firming），它們可以提供昆士蘭所需的所有系統(tǒng)服務(wù)，并且可能用于支持輸電網(wǎng)絡(luò)，而不是需要花費(fèi)數(shù)十億美元額外的輸電系統(tǒng)。當(dāng)然，輸電系統(tǒng)可能無論任何情況都是需要的。
最近發(fā)布的昆士蘭 2GW 的 24 小時(shí)儲能 或48GWh的 Borumba 抽水蓄能電站將耗資 140 億美元的信息在我看來是昆士蘭重新審視其選擇的一個(gè)很好的理由。
通常而言，電池儲能的資本成本要高于抽水蓄能，盡管基于 Borumba 項(xiàng)目的差異比我們過去認(rèn)為的要小得多。（見文件末尾的表格。）
此外，抽水蓄能一旦建成，預(yù)計(jì)可以使用 50 年或更長時(shí)間。根據(jù)每年的額定循環(huán)次數(shù)，電池儲能或稱為 BESS（電池儲能系統(tǒng)）的壽命通常為 20 年。
抽水蓄能的優(yōu)勢到此為止。其缺點(diǎn)包括大量的社會許可問題、建設(shè)周期長、學(xué)習(xí)率非常低、成本井噴、提供系統(tǒng)服務(wù)的能力有限（與 BESS 相比）（虛擬慣量、黑啟動）以及通常需要大量的輸電系統(tǒng)配套。
筆者突然意識到是抽水蓄能的最大功率和配置靈活性是不存在的。如果你建造一個(gè) 2GW/24 小時(shí)的抽水電站，你最多可以提供 2GW 的電力 24 小時(shí)。
相比之下，儲能容量與 Borumba 相同的 BESS 可以隨心所欲地配置。您可以將 48GWh 配置為 24 小時(shí) 2GW、12 小時(shí) 4GW、6 小時(shí) 8GW 等等。
假設(shè)您的 BESS 配置為 6GW 的8小時(shí)儲能。這與 Borumba 的能量 (48GWh) 相同。您可以將其作為 6GW 運(yùn)行 8 小時(shí)，或者您可以將 2GW 運(yùn)行 8 小時(shí)，然后是下一個(gè) 2GW，然后是最后一個(gè) 2GW。
系統(tǒng)運(yùn)營商得到 2GW/24 小時(shí) 容量 與抽水蓄能一樣。但是現(xiàn)在，當(dāng)系統(tǒng)需要超過 2GW 但僅需幾個(gè)小時(shí)時(shí)，BESS可以利用所有機(jī)會。
模型確認(rèn)
由于之前的工作，很容易在我非常簡陋的 ITK 模型（不要與 Plexos 等太空火箭進(jìn)行比較）中設(shè)置一個(gè) 2GW 24 小時(shí)抽水蓄能資產(chǎn)和一個(gè) 6GW 8小時(shí) BESS 進(jìn)行比較。
這些模型的工作方式純粹是機(jī)械的。從80%的儲能資產(chǎn)容量開始。每半小時(shí)，如果系統(tǒng)需求超過可變可再生能源 (VRE)的供給，則儲能資產(chǎn)會嘗試根據(jù)其最大功率以及其擁有多少能量來填補(bǔ)這一缺口。如果它沒有足夠的能量，那么它會盡可能提供服務(wù)直到能量耗盡。
如果 VRE 供應(yīng)超過需求，反之亦然。在這種情況下，儲能資產(chǎn)會根據(jù)其功率和充電狀態(tài)嘗試存儲多余的能量。任何剩余的供應(yīng)過剩都會棄電，并被記錄為負(fù)的凈穩(wěn)定需求。
結(jié)果表明，這些資產(chǎn)通常是空的或滿的，因?yàn)樵?ISP 看來，昆士蘭一旦在 2040 年左右達(dá)到 100% 的 VRE 供應(yīng)，就需要超過 48GWh 的儲能和超過 6GW 的穩(wěn)固(Firming)功率。
在這種情況下，假設(shè)兩種資產(chǎn)都具有 75% 的往返效率（即使 BESS 可以達(dá)到 85%）
在本文模型中，筆者只比較了他們在昆士蘭州假設(shè)的 2045 財(cái)年的表現(xiàn)。但結(jié)果可以很容易地?cái)U(kuò)展。
請注意，筆者模型使用 ISP 數(shù)據(jù)，如果昆士蘭按照能源和就業(yè)計(jì)劃預(yù)測的速度建設(shè)其 VRE，它將在 2035 年左右達(dá)到 100% VRE。因此，雖然本說明關(guān)注的是名義上的2045財(cái)年，但它也可能在 2035財(cái)年之前按照昆士蘭政府的時(shí)間表.
首先，我展示了昆士蘭2045財(cái)年的平均日數(shù)。源數(shù)據(jù)基本上來自 AEMO 作為 ISP 2022 文檔的一部分提供的數(shù)據(jù)。所有的計(jì)算和調(diào)整來自筆者。
如之前的說明所述，到 2045 年將包括一些制氫需求，AEMO 仔細(xì)估計(jì)了電氣化和電動汽車，并相應(yīng)地改變了需求形態(tài)。
重要的是要了解儲能必須應(yīng)對風(fēng)和太陽能、干旱以及應(yīng)對平日。然而，看看最常見的情況還是很有趣的。
基本上，我將 Borumba 的性能與 6GW/8 小時(shí) BESS 的性能進(jìn)行了比較，方法是查看在運(yùn)行筆者正在建模的任何儲能資產(chǎn)之后對堅(jiān)強(qiáng)的剩余需求。無論是筆者還是其他任何人都沒有暗示 Borumba 可以單獨(dú)提供昆士蘭脫碳電力供應(yīng)所需的所有堅(jiān)強(qiáng)容量。
下圖顯示了使用中值數(shù)據(jù)的兩個(gè)系統(tǒng)的堅(jiān)強(qiáng)剩余需求。中位數(shù)不會捕捉極端情況（邊緣情況），但在筆者看來它們?nèi)匀惶峁┝擞杏玫挠^點(diǎn)。
在這個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)上，我們可以看到 6GW BESS 的綜合性能優(yōu)于 2GW 抽水蓄能資產(chǎn)。使用中位數(shù)，6GW 的 8 小時(shí)儲能意味著晚上不需要穩(wěn)定的需求，但使用 Borumba 仍然需要在晚上另外 3GW 的穩(wěn)定功率。
BESS 在早上的表現(xiàn)不太好，可能是因?yàn)樗诤芏嗵於际强盏?，但即便如此，因?yàn)樗梢砸?6GW 而不是 2GW 的速度充電，它仍然比 Borumba 做得更好。
大大小小的消費(fèi)者不關(guān)心放棄的能量，他們只關(guān)心有足夠的能量來滿足他們的需求。
因此，對于下一張圖，筆者只顯示需求超過 VRE 時(shí)的結(jié)果。在這個(gè)建模年 (FY45) 中，發(fā)生在 9867/17520 = 56% 的半小時(shí)。這半小時(shí)內(nèi)的平均需求為 11.6GW，平均 VRE 產(chǎn)量為 7.4GW。
下圖顯示了在運(yùn)營我們的儲能資產(chǎn)后，連續(xù) 30 天的正穩(wěn)定需求總和（以 GWh 為單位）。也就是說，我們用 Borumba 運(yùn)行系統(tǒng)，然后用 BESS 運(yùn)行系統(tǒng)。這些資產(chǎn)在整個(gè)半小時(shí)內(nèi)都在運(yùn)行（即在供應(yīng)超過需求時(shí)充電），但該圖僅顯示了當(dāng)需求超過 VRE 供應(yīng)時(shí)它們的表現(xiàn)。
同樣，結(jié)果顯然有利于 BESS。通常，相對于具有 2GW Borumba 抽水蓄能資產(chǎn)的系統(tǒng)，具有 6GW BESS 的系統(tǒng)每月需要的額外固定量減少約 0.8TWh?！皟簟笔侵?Borumba 和 BES 結(jié)果之間的差異。
在昆士蘭州的 FY45 中，2 月是最糟糕的月份
所有這些分析都將昆士蘭視為一個(gè)孤島。這是一種糟糕的做事方式。新南威爾士州和昆士蘭州擁有非?；パa(bǔ)的風(fēng)能系統(tǒng)，兩周之間強(qiáng)大的互聯(lián)互通將使雙方受益匪淺。
在另一個(gè)注釋中，筆者將再次顯示該結(jié)果。然而，考慮到昆士蘭作為一個(gè)孤島，最需要在 2 月份恢復(fù)穩(wěn)定。
所以看看 2045 年 2 月，半小時(shí)分辨率，下圖顯示了充電狀態(tài)，以 MWh 為單位（當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)的儲能都已滿時(shí)，最大值為 48,000）。
該圖表顯示，這兩個(gè)系統(tǒng)通常都處于零充電狀態(tài)，但電池的額外電量意味著它比低功率 Borumba 資產(chǎn)更容易充電，這也是它能夠輕松超越 Borumba 的原因。
為了進(jìn)一步說明，下圖顯示了 2045 年 2 月 21 日的模型輸出。
BESS 或 Borumba 由于前一天晚上未能完成充電，因此一天開始時(shí)可用容量為空。在太陽能輸出增加之前，這兩種資產(chǎn)都無法做任何事情。
之后，由于陽光充足，BESS 能夠?qū)崿F(xiàn)更高的荷電狀態(tài) (SOC)，因此可以為夜間需求做出更大貢獻(xiàn)。請注意，SOC 曲線以 MWh 為單位，但其他曲線以 MW 為單位。
圖 6 比較低 VRE 日的系統(tǒng)。資料來源：ITK
最后， 筆者展示了在編譯圖 6 時(shí)使用的一些實(shí)際數(shù)字。
經(jīng)濟(jì)性
正如所討論的那樣，BESS 的壽命將比抽水蓄能更短，維護(hù)成本也可能更高，但建造速度要快得多。BESS 還可以通過管理電網(wǎng)頻率提供額外收入。
BESS 可以位于現(xiàn)有電網(wǎng)的所有位置，可能會提供額外的電網(wǎng)容量，但具體而言，它應(yīng)該避免 Borumba 所需的大部分（如果不是全部）輸電線路。
在筆者上一篇文章中，表達(dá)了對宣布的 140 億美元 Borumba 成本持慷慨看法，并假設(shè)它包括相關(guān)輸電線路建設(shè)。更多的閱讀讓筆者現(xiàn)在傾向于相信 Borumba 抽水蓄能加上輸電線路目前的成本為 140 億美元。如果真是這樣，那么 BESS 與 Borumba 的差距就很小了
當(dāng)選擇 Borumba 時(shí)，將至少需要另外 2000MW 的可靠容量，可能還需要 4000MW 才能趕上 6GW/8 小時(shí) BESS 的能力。
所以筆者拷問，為什么如此熱衷于 Borumba？的確，筆者的 BESS 數(shù)字有點(diǎn)夸張，假設(shè)成本下降很多，沒有輸電成本。但筆者仍然認(rèn)為，如果從筆者角度出發(fā)，筆者會再審視一遍。
來源
https://reneweconomy.com.au/why-eight-hour-batteries-are-smarter-choice-than-pumped-hydro-for-queensland/
