中国储能网讯：本文旨在说明为什么 6GW/8 小时电池相比 2GW/24 小时抽水电站是最佳的选择，尽管电池储能寿命更短且成本更高。
电池储能比抽水蓄能系统更坚强（firming），它们可以提供昆士兰所需的所有系统服务，并且可能用于支持输电网络，而不是需要花费数十亿美元额外的输电系统。当然，输电系统可能无论任何情况都是需要的。
最近发布的昆士兰2GW 的 24 小时储能或48GWh的Borumba 抽水蓄能电站将耗资 140 亿美元的信息在我看来是昆士兰重新审视其选择的一个很好的理由。
通常而言，电池储能的资本成本要高于抽水蓄能，尽管基于 Borumba 项目的差异比我们过去认为的要小得多。（见文件末尾的表格。）
此外，抽水蓄能一旦建成，预计可以使用 50 年或更长时间。根据每年的额定循环次数，电池储能或称为 BESS（电池储能系统）的寿命通常为 20 年。
抽水蓄能的优势到此为止。其缺点包括大量的社会许可问题、建设周期长、学习率非常低、成本井喷、提供系统服务的能力有限（与 BESS 相比）（虚拟惯量、黑启动）以及通常需要大量的输电系统配套。
笔者突然意识到是抽水蓄能的最大功率和配置灵活性是不存在的。如果你建造一个 2GW/24 小时的抽水电站，你最多可以提供 2GW 的电力 24 小时。
相比之下，储能容量与 Borumba 相同的 BESS 可以随心所欲地配置。您可以将 48GWh 配置为 24 小时 2GW、12 小时 4GW、6 小时 8GW 等等。
假设您的 BESS 配置为 6GW 的8小时储能。这与 Borumba 的能量 (48GWh) 相同。您可以将其作为 6GW 运行 8 小时，或者您可以将 2GW 运行 8 小时，然后是下一个 2GW，然后是最后一个 2GW。
系统运营商得到 2GW/24 小时容量 与抽水蓄能一样。但是现在，当系统需要超过 2GW 但仅需几个小时时，BESS可以利用所有机会。
模型确认
由于之前的工作，很容易在我非常简陋的 ITK 模型（不要与 Plexos 等太空火箭进行比较）中设置一个 2GW 24 小时抽水蓄能资产和一个 6GW 8小时 BESS 进行比较。
这些模型的工作方式纯粹是机械的。从80%的储能资产容量开始。每半小时，如果系统需求超过可变可再生能源 (VRE)的供给，则储能资产会尝试根据其最大功率以及其拥有多少能量来填补这一缺口。如果它没有足够的能量，那么它会尽可能提供服务直到能量耗尽。
如果 VRE 供应超过需求，反之亦然。在这种情况下，储能资产会根据其功率和充电状态尝试存储多余的能量。任何剩余的供应过剩都会弃电，并被记录为负的净稳定需求。
结果表明，这些资产通常是空的或满的，因为在 ISP 看来，昆士兰一旦在 2040 年左右达到 100% 的 VRE 供应，就需要超过 48GWh 的储能和超过 6GW 的稳固(Firming)功率。
在这种情况下，假设两种资产都具有 75% 的往返效率（即使 BESS 可以达到 85%）
在本文模型中，笔者只比较了他们在昆士兰州假设的 2045 财年的表现。但结果可以很容易地扩展。
请注意，笔者模型使用 ISP 数据，如果昆士兰按照能源和就业计划预测的速度建设其 VRE，它将在 2035 年左右达到 100% VRE。因此，虽然本说明关注的是名义上的2045财年，但它也可能在 2035财年之前按照昆士兰政府的时间表.
首先，我展示了昆士兰2045财年的平均日数。源数据基本上来自 AEMO 作为 ISP 2022 文档的一部分提供的数据。所有的计算和调整来自笔者。
如之前的说明所述，到 2045 年将包括一些制氢需求，AEMO 仔细估计了电气化和电动汽车，并相应地改变了需求形态。
重要的是要了解储能必须应对风和太阳能、干旱以及应对平日。然而，看看最常见的情况还是很有趣的。
基本上，我将 Borumba 的性能与 6GW/8 小时 BESS 的性能进行了比较，方法是查看在运行笔者正在建模的任何储能资产之后对坚强的剩余需求。无论是笔者还是其他任何人都没有暗示 Borumba 可以单独提供昆士兰脱碳电力供应所需的所有坚强容量。
下图显示了使用中值数据的两个系统的坚强剩余需求。中位数不会捕捉极端情况（边缘情况），但在笔者看来它们仍然提供了有用的观点。
在这个衡量标准上，我们可以看到 6GW BESS 的综合性能优于 2GW 抽水蓄能资产。使用中位数，6GW 的 8 小时储能意味着晚上不需要稳定的需求，但使用 Borumba 仍然需要在晚上另外 3GW 的稳定功率。
BESS 在早上的表现不太好，可能是因为它在很多天都是空的，但即便如此，因为它可以以 6GW 而不是 2GW 的速度充电，它仍然比 Borumba 做得更好。
大大小小的消费者不关心放弃的能量，他们只关心有足够的能量来满足他们的需求。
因此，对于下一张图，笔者只显示需求超过 VRE 时的结果。在这个建模年 (FY45) 中，发生在 9867/17520 = 56% 的半小时。这半小时内的平均需求为 11.6GW，平均 VRE 产量为 7.4GW。
下图显示了在运营我们的储能资产后，连续 30 天的正稳定需求总和（以 GWh 为单位）。也就是说，我们用 Borumba 运行系统，然后用 BESS 运行系统。这些资产在整个半小时内都在运行（即在供应超过需求时充电），但该图仅显示了当需求超过 VRE 供应时它们的表现。
同样，结果显然有利于 BESS。通常，相对于具有 2GW Borumba 抽水蓄能资产的系统，具有 6GW BESS 的系统每月需要的额外固定量减少约 0.8TWh。“净”是指 Borumba 和 BES 结果之间的差异。
在昆士兰州的 FY45 中，2 月是最糟糕的月份
所有这些分析都将昆士兰视为一个孤岛。这是一种糟糕的做事方式。新南威尔士州和昆士兰州拥有非常互补的风能系统，两周之间强大的互联互通将使双方受益匪浅。
在另一个注释中，笔者将再次显示该结果。然而，考虑到昆士兰作为一个孤岛，最需要在 2 月份恢复稳定。
所以看看 2045 年 2 月，半小时分辨率，下图显示了充电状态，以 MWh 为单位（当两个系统的储能都已满时，最大值为 48,000）。
该图表显示，这两个系统通常都处于零充电状态，但电池的额外电量意味着它比低功率 Borumba 资产更容易充电，这也是它能够轻松超越 Borumba 的原因。
为了进一步说明，下图显示了 2045 年 2 月 21 日的模型输出。
BESS 或 Borumba 由于前一天晚上未能完成充电，因此一天开始时可用容量为空。在太阳能输出增加之前，这两种资产都无法做任何事情。
之后，由于阳光充足，BESS 能够实现更高的荷电状态 (SOC)，因此可以为夜间需求做出更大贡献。请注意，SOC 曲线以 MWh 为单位，但其他曲线以 MW 为单位。
最后，笔者展示了在编译图 6 时使用的一些实际数字。
经济性
正如所讨论的那样，BESS 的寿命将比抽水蓄能更短，维护成本也可能更高，但建造速度要快得多。BESS 还可以通过管理电网频率提供额外收入。
BESS 可以位于现有电网的所有位置，可能会提供额外的电网容量，但具体而言，它应该避免 Borumba 所需的大部分（如果不是全部）输电线路。
在笔者上一篇文章中，表达了对宣布的 140 亿美元 Borumba 成本持慷慨看法，并假设它包括相关输电线路建设。更多的阅读让笔者现在倾向于相信 Borumba 抽水蓄能加上输电线路目前的成本为 140 亿美元。如果真是这样，那么 BESS 与 Borumba 的差距就很小了
当选择 Borumba 时，将至少需要另外 2000MW 的可靠容量，可能还需要 4000MW 才能赶上 6GW/8 小时 BESS 的能力。
所以笔者拷问，为什么如此热衷于 Borumba？的确，笔者的 BESS 数字有点夸张，假设成本下降很多，没有输电成本。但笔者仍然认为，如果从笔者角度出发，笔者会再审视一遍。
