中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：研究表明，美國伊利諾伊州可以通過采用2972MW儲(chǔ)能系統(tǒng)取代即將退役的化石燃料發(fā)電廠來解決容量不足問題，而無需對(duì)該州的輸電系統(tǒng)進(jìn)行重大升級(jí)或改造。
這是根據(jù)美國自然資源保護(hù)委員會(huì)(NRDC)最近委托總部位于阿拉巴馬州的咨詢機(jī)構(gòu)Astrape Consulting公司進(jìn)行的一項(xiàng)研究而得出的結(jié)論，該研究是對(duì)電網(wǎng)運(yùn)營商PJM互聯(lián)公司2022年發(fā)布報(bào)告的回應(yīng)，PJM互聯(lián)公司的這份報(bào)告是在2021年伊利諾伊州通過具有里程碑意義的《氣候與公平就業(yè)法案》(CEJA)后發(fā)布，當(dāng)時(shí)引發(fā)了人們對(duì)電網(wǎng)可靠性的擔(dān)憂。
Vistra Energy公司在加州部署的3GWh莫斯蘭汀電池儲(chǔ)能系統(tǒng)
20億美元用于區(qū)域輸電升級(jí)
該立法要求伊利諾伊州所有的燃煤發(fā)電廠在2030年前退役（Dallman Unit 4發(fā)電廠和Prairie State發(fā)電廠除外），所有天然氣發(fā)電廠在2045年前退役或改用綠色氫氣。
根據(jù)PJM互聯(lián)公司在2022年發(fā)布的報(bào)告，伊利諾伊州化石燃料發(fā)電廠的逐步退役將導(dǎo)致該州需要大量進(jìn)口電力，以解決該公司在伊利諾伊州以及美國中大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營商(MISO) 的服務(wù)區(qū)域在2030-～2045年可調(diào)度電力的損失。
根據(jù)該公司估算，到2030年，為了進(jìn)口電力，伊利諾伊州需要花費(fèi)約7億美元用于輸電網(wǎng)絡(luò)升級(jí)，到2045年將額外花費(fèi)13億美元。
挖掘化石燃料發(fā)電廠運(yùn)行的潛力
盡管PJM互聯(lián)公司承認(rèn)在退役化石燃料發(fā)電廠原址或附近有利的位置建設(shè)發(fā)電設(shè)施可以降低輸電成本，但并沒有評(píng)估在伊利諾伊州部署儲(chǔ)能系統(tǒng)帶來的影響。
與其相反，這份報(bào)告得出的結(jié)論是，它可能需要某些化石燃料發(fā)電廠延期運(yùn)行，這指的是該州污染嚴(yán)重的化石燃料工廠將繼續(xù)運(yùn)行，而伊利諾伊州發(fā)布的這項(xiàng)立法就是為了阻止這些發(fā)電廠在未來繼續(xù)運(yùn)行。
美國自然資源保護(hù)委員會(huì)(NRDC)最近發(fā)布的報(bào)告建立在2022年P(guān)JM互聯(lián)公司研究的基礎(chǔ)上，對(duì)將于2030年在美國中大陸?yīng)毩⑾到y(tǒng)運(yùn)營商(MISO)服務(wù)的區(qū)域和PJM互聯(lián)公司的服務(wù)區(qū)域(伊利諾伊區(qū)州)替代退役的化石燃料發(fā)電廠而部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行了資源充足性評(píng)估。
為了確定重新利用已經(jīng)退役的化石燃料電廠并網(wǎng)能力是否是一個(gè)可行的策略，美國自然資源保護(hù)委員會(huì)(NRDC)在報(bào)告中強(qiáng)調(diào)了部署儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量應(yīng)該審慎規(guī)劃，以確保不超過已經(jīng)退役發(fā)電廠的既有容量。這一策略旨在實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的平穩(wěn)過渡，既能補(bǔ)充退役電廠釋放的容量，又有效避免了過度投資與資源浪費(fèi)。
四種資源充足的模擬場景
受美國自然資源保護(hù)委員會(huì)(NRDC)的委托，Astrape Consulting公司編寫的報(bào)告模擬了伊利諾斯州的四種資源充足情況，每一種情況都建立在前一種情況的基礎(chǔ)上。這是根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的0.1負(fù)荷損失期望值 (LOLE) 目標(biāo)來衡量的，即10年內(nèi)電力需求超過供應(yīng)的天數(shù)不超過1天。
這四種場景下如下：
（1）基本情況：伊利諾伊州發(fā)電廠的現(xiàn)有裝機(jī)容量(截至2024年3月)。
（2）CEJA后：伊利諾伊州發(fā)電廠的現(xiàn)有裝機(jī)容量減去在CEJA法規(guī)發(fā)布之后2030年退役的化石燃料發(fā)電廠的裝機(jī)容量 (估計(jì)將減少11588MW)。
（3）CEJA +隊(duì)列： CEJA后加上發(fā)電設(shè)施并網(wǎng)隊(duì)列(GIQ)的預(yù)期增加(估計(jì)增加7727MW)。
（4）CEJA +儲(chǔ)能：CEJA +隊(duì)列+滿足LOLE目標(biāo)所需的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
3GW電池儲(chǔ)能系統(tǒng)解決容量短缺問題
研究表明(如下圖所示)，盡管基本情況顯示出4971MW容量盈余，但CEJA后和CEJA+隊(duì)列的情景中都出現(xiàn)了容量短缺情況，分別短缺5065MW和2213MW。
為了實(shí)現(xiàn)CEJA +儲(chǔ)能方案中的0.1 負(fù)荷損失期望值 (LOLE) 目標(biāo)，該報(bào)告得出結(jié)論，伊利諾斯州需要部署持續(xù)時(shí)間為4小時(shí)的2972MW電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
圖1美國自然資源保護(hù)委員會(huì)(NRDC)在報(bào)告中模擬的四種情景結(jié)果
Astrape Consulting公司進(jìn)行了一項(xiàng)單獨(dú)研究，以確定滿足LOLE目標(biāo)所需的持續(xù)8小時(shí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量。
該公司得出的結(jié)論是，所需的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量較低，只有2243MW，這引起了人們對(duì)長時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)重要性的關(guān)注，加州能源委員會(huì)(CEC)在最近的一項(xiàng)研究中也強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。
研究報(bào)告中假設(shè)和指標(biāo)的差異
盡管PJM互聯(lián)公司和美國自然資源保護(hù)委員會(huì)(NRDC)的報(bào)告都使用了相同的方法來估計(jì)發(fā)電設(shè)施并網(wǎng)隊(duì)列(GIQ)的增加，但這兩個(gè)數(shù)字之間存在很大的差異——PJM報(bào)告估計(jì)額外的發(fā)電設(shè)施并網(wǎng)隊(duì)列(GIQ)裝機(jī)容量為1723MW，而NRDC報(bào)告估計(jì)的發(fā)電設(shè)施并網(wǎng)隊(duì)列(GIQ)裝機(jī)容量要高得多，達(dá)到5605MW。
Astrape Consulting公司其最近單獨(dú)進(jìn)行的研究中引用了更新的GIQ數(shù)據(jù)，解決了這一差異。
NRDC的報(bào)告并沒有量化部署總裝機(jī)容量為3GW電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的相關(guān)成本，盡管表示這可能是未來發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域，但部署成本可能相當(dāng)高。
同樣值得注意的是，Astrape Consulting公司的研究在時(shí)間跨度上與JPM互聯(lián)公司有所不同，其預(yù)測的時(shí)間跨度只延伸到2030年，而JPM互聯(lián)公司的研究則延伸到2045年。這一差異體現(xiàn)了不同研究機(jī)構(gòu)對(duì)未來趨勢預(yù)測側(cè)重點(diǎn)及時(shí)間框架的考量。
自從《氣候與公平就業(yè)法案》(CEJA)發(fā)布以來，伊利諾伊州商業(yè)和經(jīng)濟(jì)機(jī)遇部制定了幾個(gè)計(jì)劃來幫助其電網(wǎng)脫碳，包括“燃煤發(fā)電轉(zhuǎn)太陽能+儲(chǔ)能”計(jì)劃，該計(jì)劃將向五個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目開發(fā)商提供資助，這些項(xiàng)目將部署在已經(jīng)關(guān)閉或即將關(guān)閉的燃煤發(fā)電廠所在地。
例如，財(cái)富500強(qiáng)公司Vistra Energy公司的三個(gè)總裝機(jī)容量為37MW電池儲(chǔ)能項(xiàng)目在2022年獲得資助，該公司的每個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目在未來10年內(nèi)將獲得4070萬美元資助。
