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Gannawarra储能系统2020年3月~2021年2月运行报告

作者：数字储能网新闻中心来源：CLEANdata 发布时间：2023-08-30 浏览：次

中国储能网讯：独立储能与可再生能源共址或混合储能电站在运营策略上存在差异，在不同类型项目的商业组织关系设计上需要重点考虑，避免收益模型的复杂性叠加不合理的商业组织关系带来的运行效率低下。

GESS的实践给出了比较理想的一类实现方式，可再生能源电站发电量的承购方和储能电站的运营方为同一家公司（ EnergyAustralia）。可再生能源和储能电站的建设（Edify ）与资产管理（Edify ）的投资和管理来自同样的公司（Edify & WIRCON）。

这与最近国内储能电站的租赁模式有些类似，但按照小刘自己的项目经历，由于国内电力能源行业政策稳定性、各方业务成熟度和市场地位的巨大差异，这导致了在电池系统的采购协议、服务协议、质保协议的执行困难，可以想象对于更为抽象和复杂的电池储能服务协议（BSSA），资产在电力市场中的角色定位、运营权利、性能、可用性、可靠性等条款的执行，业务模式将会遇到更大的挑战。

澳大利亚维多利亚州的调频市场的价格也烂得很快，能量套利收入比例逐年增高。

澳大利亚维多利亚州FCAS市场是一个可用（enablement）付费市场，这意味着电池可以在可用时获得收益，无需调度，这点对于优化电池资产的使用非常关键。

执行摘要

该运营报告涵盖了Gannawarra储能系统（GESS）2*6 个月运营期中的第二个——2020 年 3 月至 8 月和 2020 年 9 月至 2021 年 2 月。在项目总结报告和第一份运营报告之间，GESS 项目已经为行业提供了信息具有许多开发、监管、交付和运营经验，特别是在协调电池和可再生能源电站出力计划方面。因此，本报告应与之前的报告结合起来阅读，以便为读者提供该项目的全面调查结果。

第一份运营报告执行摘要中阐明的关键见解在第二个 12 个月运营期间仍然适用。除此之外，本报告中讨论的从运营和财务角度汲取的主要经验教训总结如下：

• 按目前价格计算，FCAS 收入是电池收入的重要组成部分，因此也是价值链的重要组成部分，但这些价值流的波动性和深度使其依赖资本投资存在困难。

• 连接到配电网的电池面临着大量的需求费用，这可能导致次优的交易决策，从而导致储能资产的利用不足。这可以通过下面手段部分缓解：

在 GESS 和 Gannawarra光伏电站（GSF ）共址的情况下，可选择在光伏发电时间充电；

有机会避免输电系统使用费（ Avoided TUOS），但反过来，这又取决于在管理共址设施的电网接入通道限制时获得收入流的方式。

• 如上所述，虽然将电池与可再生能源资产放在一起具有资本和运营成本优势，但当电网接入通道规模需要对电池使用限制时，共享通道可能会带来负面影响，特别是在可再生能源资产共址，而又属于独立的金融实体的情况下。将可再生资源的情况的准确预测作为实时决策工具的输入对于最大化保留电网接入通道资产可利用空间的未来灵活选择非常重要。

• 投标自动化是优化交易决策和管理动态约束的有用工具，但它同样存在其局限性。

• GESS 等电池资产的固有特性使其在安全和环境方面表现出色。

项目合作伙伴

如果没有 DELWP 作为其储能计划的一部分、ARENA 作为其推进可再生能源计划的一部分或 WIRCON 作为 50：50 合资共同投资者的支持，GESS 就不可能实现。GESS 的其他项目合作伙伴 Tesla 和 EnergyAustralia 也孜孜不倦地努力将该项目从概念变为现实

1.4 项目总览

GESS是一座 25MW / 50MWh电池储能电站，与维多利亚州第一个大型太阳能发电场——GSF（50MWAC太阳能电站）共址。GESS 由 Edify 开发和建设，由 ARENA 和 DELWP 作为 2500 万美元政府基金提供者提供资金，Edify 与 WIRCON 作为 50：50 合资共同投资者组成财团。Tesla 是电池供应商，RCR 是 EPC 承包商，EnergyAustralia 是新电池储能服务协议（BSSA ）下 GESS 的长期运营商。

GESS 现已竣工并投入使用：

• 维多利亚州第一个综合公用事业规模的可再生能源和电池系统，也是澳大利亚第一个；

• 首次对澳大利亚现有或在建太阳能发电场进行电池改造；

• 世界上最大的综合可再生能源和电池系统之一；

• 对于所有项目成员和整个电力行业而言，这是一个开创性的项目，因为它对于确定必要的改革措施以将电池和其他储能技术推向市场具有重要意义。

图 1 显示了 GESS 的商业组织关系以及它们如何与 GSF 互动。除了开发 GESS 并成为其主要业主之外，Edify 还充当资产管理者并监督 GESS 的建设，其方式与 GSF 中的角色类似。更为重要的是，EnergyAustralia 与 GSF 作为长期承购商，这补充了其在 BSSA 下对 GESS 的运营功能。

图１ GESS的商业组织关系及其与GSF的互动

1.4.1 EnergyAustralia 作为运营商

GESS 的收入完全包含在 GESS 与 EnergyAustralia 之间的新型长期 BSSA 中。BSSA 赋予 EnergyAustralia 对 GESS 的完全运营权，因为它们涉及能源和 FCAS 市场的充电和放电决策。因此，EnergyAustralia是 GESS 所有与市场相关的收入的受益者，它通过向 GESS 支付固定费用而获得这些收入。

BSSA 还向 EnergyAustralia 提供电池性能、可用性和可靠性承诺，但须遵守运营限制，主要与循环次数和深度以及与共址的太阳能发电厂共享接入通道相关的调度容量限制。该电池采购协议为 GESS 提供了特斯拉对性能、可用性和可靠性的承诺。图 2 概述了这些安排。

图 2 与 EnergyAustralia 签订的新型长期服务协议的结构

2 运营制度

2.1 提供的服务

如第 1.4.1 节所述，EnergyAustralia 是 GESS 的注册的市场中介机构，负责与 AEMO 市场中的电池系统投标。GESS 已在 NEM 中注册为可计划的市场发电机和可计划的市场负荷，并自 2019 年 7 月起在调节 FCAS 市场中注册。在运营的后 12 个月中，EnergyAustralia 交易团队继续采用与运营第1年类似的策略，即 GESS 的主要业务用例是能源套利和提供调节 FCAS 服务。

今年年初，GSF 输出功率被限制为 25MW，以应对系统面临的意外电压波动。因此，GESS 的运营不再受到并网通道容量的限制，能够将其全部容量释放到电网中（考虑到在此限制期间共享 50MW 连接中有 25MW 可用空间）。该限制于 2020 年 4 月 21 日终止，变压器再次限制基于与GSF发电共享 50MW 并网通道中的 GESS 放电比例。

正如第一年报告中所指出的，应急 FCAS 可能会为 GESS 创造额外的收入机会，并为 EnergyAustralia 提供一个额外的工具，以最大限度地提高电池价值，同时保持循环和 SOC 的合同限制。在撰写本文时，EnergyAustralia 正在与 Edify 合作，寻求在应急 FCAS 市场中注册 GESS。

从运营角度来看，EnergyAustralia 继续利用人工洞察力优化 GESS（与前 12 个月类似），但正在开发自动交易工具来为交易台决策提供信息。正如之前报道的，这一决定是由EnergyAustralia公司的两个主要考虑因素推动的：

1. 迫切希望将电池用作学习工具，以了解其性能和响应的灵活性，并将这些知识应用到其他资产组合中，并调整未来的自动化；和

2. 在市场/价格预测高度准确的情况下，自动竞价可能是最佳方法，但不是所有情况，许多因素可能会随着调度间隔和特定市场结果的变化而发生变化。例如：

– 需求/供应预测可能会有很大偏差，特别是可再生能源在电能供应变化中发挥着重要作用；

– 强制停电/降额以及在接近调度之前缺乏参与者投标可能会导致自动投标产生次优结果，特别是在管理 SOC 方面，当天的预期高价时段可能会随着一天的进展而变化；和

– FCAS 价格预测可能不准确，在没有准确预测的情况下依赖高比例FCAS 循环的收益存在困难。

在此基础上，EnergyAustralia 预计将继续通过人工投标进行电池交易，但在预判存在价值的情况下，也将越来越多地使用自动交易工具为这些决策提供信息。例如，EnergyAustralia 正在寻求开发自动投标功能，当电池的 SOC 达到上限或下限时，该功能可以触发可用性投标。此功能还可用于 GESS 可用性的更新，以反映每 5 分钟GESS 和 GSF 之间共享的 50MW 并网通道情况。

目前GESS不提供额外的非市场服务，但是根据商定的绩效标准和电站容量，GESS将继续为资产寻找可以提供快速响应机会。正如之前描述，目前 GESS 的设计目的是：

在充电和放电时保持其公共电网连接点功率因数一致，并与 GSF 协调一致来进行功率因数调节，帮助在故障期间以这样的方式支撑电网电压；

在49.5-50.5Hz 频率范围内提供连续不间断运行，并在发生发电或负荷紧急事件后的遏制期间提供支持、应急市场恢复后的系统频率稳定；

利用控制系统设置在频率偏离正常工作频带之外时自动增加或减少的有功功率，同时确保充分遏制电力系统振荡。

2.2 财务表现

尽管收入低于运营第一年，从运营第二年的收入角度来看，GESS 表现仍然良好（见图 3 和图 4），这主要是由于 FCAS 收入超出了初始业务案例中的预期值。2020年3月至2020年8月期间GESS的平均放电价格为68澳元/MWh，平均充电价格为36澳元/MWh。2020年9月至2021年2月期间GESS的平均放电价格为47澳元/MWh，平均充电价格为20澳元/MWh。GESS 从能源市场产生的收入比运营第一年相对较多，调节市场价格波动较小，但GESS 电站的总体收入比第一年较低。

图3 GESS财务表现

从能源市场的角度来看，图 4 和图 5 分别概述了 GESS 第 2 年的平均运营状况和维多利亚州交易时段的价格。GESS的运营策略与第一年基本没有变化，即遵循能源市场价格，早晚高峰价格对应一天中的两种放电模式。正如第 2.2.2 节中进一步讨论的，GESS 主要在清晨充电，尽管这样做会产生网络使用费用。

从 2019 年到 2020 年，维多利亚国家电力市场（VIC NEM ）价格几乎减半，平均分别为 95 澳元/MWh 和 52 澳元/MWh。这种降价一直持续到 2021 年，年初至今批发市场的价格为 22 澳元/MWh。这种下降导致 2021 年前几个月的套利收入减少，如图 3 所示。平均价格下降是由一系列因素驱动的，其中包括：

• 新增风能和太阳能发电能力持续增长；

• 褐煤供应改善；

• 减少了对新南威尔士州的送出容量。

这些因素综合在一起意味着维多利亚州/南澳州供应过剩的情况会更加严重，尤其是在周末，从而导致平均现货价格下降。

图 4 按月划分的平均 GESS 运营情况（48 点，30 分钟间隔，从上午 12:00 开始（小刘：感觉更像00:00开始，对于早晚高峰放电，和清晨与中午充电））

图5 按月计算的平均VIC交易时段价格

在运营的第二年，频率调节收入与运营第一年相比有所下降，2020 年 7 月至 2021 年 2 月期间 FCAS 收入平均每月约 15 万澳元，而 2019 年 7 月至 2020 年 2 月期间每月平均收入约 50 万澳元。

维多利亚州 FCAS 价格下降的原因与能源价格所讨论的因素类似。然而，一些其他因素包括：

• 增加提供FCAS 的可用发电容量增加；

• 参与者提供的FCAS 价格相应降低；和

• 由于引入强制性一次频率响应，对调节服务的需求减少。

图 6 按月和服务划分的 FCAS 平均价格区间：2019 年 3 月至 2021 年 2 月

正如之前报道的那样，能源和 FCAS 市场的协调与叠加参与是电池业务案例的一个关键特征。FCAS市场是一个可用（enablement）付费市场，这意味着电池可以在可用时获得收益，无需调度。实际FCAS调度一般比能量调度少5-10倍。这意味着，与能源市场相比，相同数量的储能能量可以提供更长的 FCAS 可用时间。因此，FCAS 的参与满足电池循环和衰减的限制，同时仍然确保创造收入。GESS 希望优化能量和 FCAS 市场之间的收入。在用电高峰时段，大部分发电量仍流向能源市场，导致频率调节价格上涨。当系统频率行为无法满足运行标准时，AEMO会增加调节FCAS的需求（即采购量），以将频率恢复到运行标准，从而使该市场更加有利可图。

设施旨在提供应急 FCAS，并且可以远程启用和开启。高速记录设备已经到位，以验证其交付的性能。如前所述，EnergyAustralia 正在向 AEMO 准备注册变更申请，以正式提供应急 FCAS 服务，并希望在未来 12 个月内投入运营。

2.2.1 输电线路和配电线路线损因子

将 GESS 的线损应用到区域参考节点（RRN ）的参考结算中，须遵守一项 MLF 和两项 DLF——一项用于 Gannawarra 光伏电站内部配网，一项用于 Powercor 的配网（Reference NMI: 6203935735 with DLF code KGS）——用于其发电和负荷。鉴于 Powercor 电网接入点与 GESS 计量点之间的电气距离较短，AER 确定 DLF 为 1.0 适用于 Gannawarra 光伏电站内部配网。截至2020年6月和2021年6月的财政年度的MLF和DLF如表3所示。

表3 报告期间边际和配网线损因子

2.2.2 网络使用费及收费的影响

正如之前报告提及，向 Powercor 注册 GSF 和 GESS 电网接入需缴纳 Powercor 征收的 DUOS 费用。由于 GESS 是主要负荷源，因此大部分 DUOS 费用都会流向 GESS。分配给组合系统的DUOS 是子输电类别（ST），通常为子输电客户（而不是发电机组）使用。在连接 GESS 之前，GSF 仅受大型低压（LLV）电价等级的约束，其中辅助功耗的最大夜间负载较低（约为 150kW），因此这不是材料成本的负担。相比之下，现在对 GESS 征收的固定费用和需量费用相当可观。表 4 概述了 2020 年和 2021 年上半年适用的每个 ST 和 LLV Powercor 费率类别的费用。

表 4 2020 年和 2021 年上半年适用的 ST 和 LLV Powercor 费率类别

EnergyAustralia 强制实施的 10MW 充电限制在运营的第二年一直持续，该值限制了从电网充电时产生的年度需求费用，但仍然允许在没有太阳能输出时使用电池（由于限制、云层覆盖，或维护）。基本上，默认充电方案仍保留在澳大利亚东部时间 ~00:00-06:00 之间，并增加了澳大利亚东部时间 ~09:00-17:00 之间的下午充电时段。

除了能源服务之外，还以相对较低的价格提供提高频率调节服务，以便导入另一个价值流，并利用向上调节以降低可能的充电比例。这些默认报价的上限为 10MW 的可用性，价格取决于未来一天的价格/太阳能预测。因此，它们会在晚上（第二天）和日内进行调整，以达到最佳价值。此外，负荷服务的可用性可以根据当天的太阳能发电场输出/预测来增加。即使存在这种低效的限制，GESS 每月的 DUOS 成本仍保持在 5 万美元左右。EnergyAustralia认为，仍有机会提高配电连接电池储能项目的经济性。如果储能设施连接到维多利亚州的输电网络，则无需缴纳配网费用，因为它们往往会在有益而非障碍的时候使用网络，这代表了一种更能反映成本和基于使用的方法。

表 5 总结了 GESS 第 13 至 18 个月的收入和成本变化以及财务业绩，表 6 总结了第 19 至 24 个月。

表5 2020年3月至8月GESS财务摘要

表6 2020年9月至2021年2月GESS财务摘要

2.2.3 Avoided TUoS

Avoided TUoS 是向嵌入式（embedded）发电机组支付的款项，“如果嵌入式发电机未连接到配电网络，则应支付本地输电费用”

作为 Powercor 配电网络中的嵌入式发电机组，GESS 以及位于同一地点的太阳能发电场有资格获得Avoided TUoS 款项。Powercor 网络中Avoided TUoS 支付金额是根据维多利亚州 10 个最大需求日期间产生的平均兆瓦电量以及 Kerang 终端变电站的 TUoS 位置价格计算的。

在 2019/20 财年，GESS（与 GSF 共享连接）的装机容量约为 4.7MW，乘以 TUoS 位置价格约 39,000 美元/MW。这意味着大约 180,000 美元的 Avoided TUOS 付款（不含商品及服务税）。值得注意的是，GSF 还根据 10 个最大需求日期间的生成情况接收Avoided TUoS 款项。鉴于 GSF 通过共享电网连接通道进行优先调度，GESS Avoided TUoS 量低于在给定连接限制的情况下在该位置可能接收到的独立配电连接电池。

2.3 运行中的约束

自 2019 年 9 月 13 日起，对 GSF 输出施加的 25MW 限制一直持续到本报告期的部分时间（调用 AEMO 实施的约束方程 V_GANWRSF_FLT_25，以管理意外电压振荡），这意味着电池在此期间可以不受限制地访问网络。这一限制于 2020 年 4 月 21 日解除，由于这是在太阳能发电量减少（进入冬季）之前发生的，因此允许 10MW 的默认发电机报价可以安全地调度到电网（取决于价格），同时太阳能发电场的发电量不超过 8月份之前为40MW。报告期的剩余时间要求交易团队更加积极地管理变压器/太阳能电站的限制，但通常情况下，由于太阳能/可再生能源发电量较高，在此期间发电机调度的价格仍然不理想。

EnergyOffer（EnergyAustralia 的投标系统）将在年中升级，这将允许直接输入太阳能电站的预测，以在每个调度时段之前限制电池发电量，这意味着充分利用变压器剩余容量的潜力有所提高，同时仍然允许 EnergyAustralia 保持遵守其投标规则。利用太阳能发电场预测来调整发电机报价也将有助于优化太阳升起/落下时急剧增加/减少的时段。除了协助发电机供电外，还可以通过仅在太阳能发电场发电时充电来优化负荷供电，以避免增加网络需求费用。

2019 年 3 月 1 日强调的问题（下图 7），即太阳能预测的不准确降低了 GESS 的调度效率，从而导致收入损失，但在报告期内没有再次出现。由于报告期内波动性保持在最低限度，仅观察到三个交易区间的价格高于 1,000 美元/MWh，所有这些都发生在太阳能发电场 0MW 输出期间。

图7 预测误差对GESS调度的影响

3 技术表现

3.1技术表现

3.1.1循环表现

自 3 月初以来，GESS 平均每天运行一个循环，截至 2020 年 8 月的 6 个月内，总充电能量为 10,510 MWh，放电能量为 8,920 MWh，6 个月内分别为 9,989 MWh 和 8,267 MWh。截至 2021 年 2 月的一个月。与前一年类似，进入夏季的肩季观察到了最大的循环行为。表 7 总结了截至 2020 年 8 月的 6 个月期间的充电和放电循环结果，表 8 总结了截至 2021 年 2 月的 6 个月期间。

表7充放电循环汇总表：2020年3-8月

表8充放循环总结：2020年9月至2021年2月

如图 8 所示，截至 2020 年 8 月的 6 个月期间，GESS 的平均往返效率为 84.9%，截至 2021 年 2 月的 6 个月期间，平均往返效率为 82.8%，在约 79-86% 之间波动。请注意，此往返效率计算是在设施收益表上根据观察到的市场购买和出售的总能源（即总排放/总充电）进行的。因此，它包含系统损失余额，并且未针对 MLF 进行调整。这是一种与正式性能测试不同且更近似的计算，正式性能测试将规定标准测试条件，包括充电和放电的额定功率以及充电和放电之间的定义时间段。

图8 往返效率