欢迎浏览中国储能网
您的位置: 首页  > 首屏 > 今日头条  返回

储能系统如何应对德克萨斯州停电事件?

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2021-03-05 浏览:
分享到:

中国储能网讯:据媒体报道,德克萨斯州的电网在今年2月遭遇冬季风暴之后导致大规模长期停电,使该州多地企业和居民的供电中断长达一周。德克萨斯州停电事件也成为令人关注的头条新闻,而行业人士更加关注的是德克萨斯州独立运营的电力系统的局限性和脆弱性。

这一悲剧性事件造成德克萨斯州大约30人死亡,美国政界人士和媒体随后对于该州采用可再生能源发电设施供电进行了指责。行业专家指出,实际上,该州的风力发电和太阳能发电设施在停电期间表现都超出了电网运营商的预期,而表现不佳的火力发电设施仍然占德克萨斯州发电组合的绝大多数。

围绕可再生能源发电设施受到天气影响导致大规模停电的负面消息和讨论仍在蔓延,其实发现真相并不难,在许多情况下,人们需要摆脱某种特定的偏见或思维方式。

德克萨斯州的达拉斯在2021年2月遭遇冬季风暴的袭击

美国可再生能源理事会(ACORE)总裁兼首席执行官Gregory Wetstone在此期间发给媒体的一份声明中表示,“此次大规模停电并不是由于该州实施能源转型造成的,而是陈旧过时的电网无法处理受到气候驱动的极端天气事件。管理和运营该州电网的德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)的统计数据表明,化石燃料发电量占据该州电力大部分。”

Wetstone表示,这个大规模停电事件凸显了对电网基础设施进行关键投资的重要性。他指出,虽然德克萨斯州的孤立运营的电网遭受了大规模停电事件,但在其他州,例如国中大陆独立系统运营商(MISO)服务区域的电网并没有发生停电事件,这主要是因为其电网与其东部的PJM电网相连,可以获得7GW电能。

FlexGen公司在德克萨斯州部署的一个10MW/11MWh电池储能项目

储能系统如何应对德克萨斯州停电事件?

德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)服务的储能市场在过去一两年中发展非常迅速,成为储能开发商部署电网规模电池储能系统主要目的。虽然在德州部署的电池储能系统可以提供短时辅助服务,但就对电力系统的总体规模而言,其贡献还很小。正如研究机构IHS Markit公司天然气、电力和能源期货团队副总监Sam Huntington解释的那样,该州电力市场采用的是一种只提供能源而不交付容量的设计,这产生了一些独特的业务模式。

没有长期的容量合同(这对于确保其他大多数地区的融资至关重要),那么德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)部署电池储能系统完全是商业行为,这将面临更大市场风险。但是,由于没有电池储能系统持续时间的强制要求,大多部署的是持续时间较短的(一到两个小时)电池储能系统。Huntington指出,这些电池储能系统不仅比4小时储能系统的电池储能系统的成本低得多,而且持续时间较短的套利利润不比4小时的电池储能系统少多少。因此,尽管存在额外的风险,但较低的成本和较高的收入使部署短时的储能系统更具吸引力。

因此这是一个具有独特特征的市场,但是电池储能系统和其他储能系统在帮助电网保持稳定运营,并防止类似情况再次发生方面可以发挥多大的作用?美国其他地区可以从中汲取什么教训呢?

美国储能协会临时首席执行官Jason Burwen表示:“德克萨斯州电力可靠性委员会(ERCOT)从商业运营的角度来部署储能系统,这表明一些市场参与者看到了经济效益,尽管迄今为止安装的大多数电池储能项目都是用于辅助服务。

近年来,在美国部署的大多数长时储能系统都是通过与受监管的公用事业机构签订的长期合同来实现的,从而降低了风险,并提高了项目融资能力。最近的储能竞价和容量拍卖预示着美国东部市场也会出现这种情况。根本问题是,是否会有一个有效的价格信号来评估和补偿储能系统对电力系统可靠性贡献?”

而部署更多的可再生能源发电设施导致停电事件的观点之一是,装机容量约为4GW风力涡轮机由于严寒天气停止运转。但与停止运行的装机容量20GW以上的化石燃料发电设施和核能发电设施相比却相形见绌。如果德克萨斯州的电力运营商不愿意为构建更具弹性的电力系统支付额外费用,那么作为提高电网弹性的电池储能系统价值可能难以体现。

FlexGen公司是德克萨斯州规模最大的一个电池储能系统开发商和集成商。该公司首席运营官Alan Grosse表示,“我们为德克萨斯州客户部署的电池储能系统在停电期间的运行表现良好。而这些电池储能系统为应对这场风暴提供了电力支持,并且正常运行时间超过99%。”

Grosse表示,FlexGen公司并不会就特定区域的市场设计或政策发表自己观点,而是致力于支持其独立的电力生产商(IPP)和公用事业的客户实现各自市场的目标,但他指出,电池储能系统在缓解德克萨斯州和其他地方电网在极端天气或其他导致停电的条件下所面临的一些技术问题方面发挥了重要作用。

储能系统作为“黑启动”电源就是一个例子,可以帮助关闭的发电设施重新上线运营。FlexGen公司和其他电池储能提供商部署的电池储能系统证明了这一点。

Grosse表示:“现有的电池储能系统可为电网的变压器、变电站和传统的燃气轮机发电厂的运行提供帮助,还有助于在停电时以及在电网重新供电期间调节电压。”

分布和多样化:减轻风险

大型电池储能系统通常不会在任何给定时间为大部分电网提供备用电源。IHS Markit公司 Huntington表示,当前锂离子电池储能系统可以缓解可再生能源发电的间歇性,但是对于“多日可靠性事件”(例如在美国发生的长时间停电事故)却无济于事。虽然天然气峰值发电厂可以应对停电事件,但在德克萨斯州出现极寒天气情况下,这些发电厂由于供气困境并不能正常发电。

Huntington指出,电网资源的多样性通常可以提高可靠性,因此,虽然部署更多的、可再生能源发电设施和电池储能系统可能无法从根本上解决电网可靠性问题,但肯定有助于缓解这些问题。美国储能协会的临时首席执行官Jason Burwen对此表示认同。

Burwen说:“多样化的可靠电力来源可以缓解单一类型发电资产中断供电的不利影响,例如德克萨斯州运营的天然气发电厂,并增加间歇性可再生能源发电对电力资源充足性的贡献。多元化是管理电力系统风险的主要原则,而部署储能系统则将实现电力来源的多样化。用户可以将电池储能系统部署电网的任何地方(客户、配电、输电或现场发电),还可以在不同领域使用不同储能技术,例如建筑物的热储能,输电领域的抽水蓄能,以及液态空气储能技术。此外,电动汽车就是一种移动的储能系统,并且可以为家庭用户电力供应提高弹性。”

随着电网摆脱对单一能源依赖,分布式能源包括家庭或社区太阳能+储能项目是其中的一个解决方案。Burwen引用了加利福尼亚州最近在波多黎各发生的森林火灾和飓风的例子说:“人们在加州关闭一些电力设施导致轮流停电之后开始关注储能系统部署。而那些在德克萨斯州和其他地方经历了长时间停电的用户可能会更多地部署储能系统,尤其是与太阳能发电设施结合使用,这并非没有道理。”

他指出,储能系统可以帮助用户应对电力中断,尤其是在更长时间内支持关键负载方面。这就是在森林火灾导致一些电力设施关闭之后,用户侧电池储能系统部署在加利福尼亚州激增的原因。储能系统也可以作为本地电力基础设施的一部分进行部署,以提供备用电源,例如为急救人员或关键设施提供支持。

在此次停电期间,德克萨斯州的一些住宅用户依赖柴油发电机供电或取暖,但该州发生了数百起一氧化碳中毒事件。

Burwen表示,很显然,家庭用户和电网供电都需要提供弹性,住宅用户采用的太阳能+储能系统和虚拟电厂(VPP)可以结合起来。最好的方法是让电池储能系统等分布式能源在多用途框架中运行,这将确保分布式储能系统可以提供本地服务和批量服务,这在德克萨斯州还不太常见。

FlexGen公司首席运营官Alan Grosse表示:“电池储能系统是一种经济可靠的实现分布式发电的方法——更加模块化、更灵活的能源技术,更接近其所提供的能源。当电力生产更加分散时,储存的能量可用于提高能效和弹性。当电池储能系统与社区的风力发电设施或太阳能发电设施结合使用时,即使大型电网停止运行,孤立运营的配电网仍将继续为用户提供可靠电力。”

Grosse认为,分布式储能系统的普及率将在未来几年内显著提高,能源市场将会采用负担得起的可以有效应对天气事件和自然灾害的能源解决方案,而德克萨斯州遭遇的此次风暴凸显了电池储能系统在能源市场中的机会。

HIS Markit公司的Huntington表示,在以往,停电事件导致人们对部署备用柴油发电机的兴趣增加,而如今开始转化为对于部署住宅太阳能+储能系统的兴趣。他认为,虽然电池储能系统在住宅用户层面将会增长,但聚合虚拟发电厂(VPP)可能是一种有效的分布式但协调一致的解决方案。

他说,“随着越来越多的住宅用户部署用户侧电池储能系统,储能系统聚合商可以利用分布式电池储能系统的备用容量,并将其竞标到批发市场,从而也有助于提高电力系统的可靠性。而实现这个目标还有一段距离,因此需要部署更多的用户侧电池储能系统。”

Key Capture Energy公司在德克萨斯州休斯顿附近部署10MW电池储能系统  

部署长时储能解决方案  

德克萨斯州发生大规模停长时电的事件并非史无前例,更糟糕的是,科学家普遍认为,冬季风暴不仅是气候变化造成的不可预测性征兆,而且这些极端天气事件将在未来会增加发生频率和破坏程度。

因此在未来需要部署更多长时储能解决方案,而在涉及能源转型时,很可能包含多种因素。例如,某些长时储能系统可以提供几天甚至几周的电力,但是目前这样做的成本很高,而这样的储能系统一年可能只能使用几次,很难收回投资。  

美国储能协会的Burwen说:“从长远来看,持续放电更长时间的储能系统最终将替代燃料发电设施,以提供电力系统的可靠性。但是,正如我们所了解的那样,大部分市场潜力将取决于监管机构和政策制定者的所作所为。他们需要解答以下这些问题:能够改革资源充足率的评估方式吗?在确保避免负载损失方面,是否会努力使最终用户有更多发言权?会促进分布式储能系统的部署并修改法规利用它吗?美国联邦政府能够提供投资税收抵免来增加储能系统的部署吗?”  

关键字:储能系统

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道