中國儲能網訊：世界上部分地區(qū)正在以前所未有的速度部署電網規(guī)模的儲能，迄今，這些儲能設施對它們想解決的問題起到了哪些作用？
儲能“爆發(fā)年”
“2021年是儲能行業(yè)的爆發(fā)年，證明了在公用事業(yè)規(guī)模上，電池儲能是一種可行的、靈活可靠的能量來源，”三菱電力美洲公司儲能解決方案高級副總裁Thomas Cornell在最近的采訪中表示。
美國、英國和澳大利亞等領先的市場上已經部署了大約6500MW的并網電池儲能，其中大約三分之二是在2021年投運的。
但大多數人都認為，盡管裝機容量如此之高，主要支撐儲能的仍然是它的功率，而不是能量。
“當今，儲能主要是作為一個備用系統(tǒng)，”EPRI分布式能源和儲能主管Haresh Kamath說：“現在儲能有一定希望可以更多地承擔起可再生能源負荷的轉移任務，但就它目前的數量而言，能夠發(fā)揮的作用是有限的?！?
將可再生能源發(fā)出的電能從發(fā)電高峰轉移到需求高峰將是儲能長期、主要的收益來源，但這種模式目前還處于初級階段，即使是在能量時移已經開始發(fā)展的地方，例如加利福尼亞州，儲能轉移的也不一定是可再生能源發(fā)出的電能。
加州獨立系統(tǒng)運營商CAISO
作為迄今為止最成熟的儲能部署市場，CAISO電網是一個理想的起點，因為其系統(tǒng)上有超過2700MW的并網儲能裝機。由于CPUC的一些規(guī)定，要求公用事業(yè)和其他負荷服務實體必須采購電網靈活性資源，這里的儲能行業(yè)已經實現了起飛。
CAISO儲能部門經理Gabe Murtaugh表示，加州的儲能設施現在定期地將多達6000MWh的電能從一天中的低價時段轉移到高價時段，有助于抑制加州每日電力需求形成的“鴨型曲線”。
但是，Murtaugh說到，這種能量時移主要轉移的是低價但高污染的燃氣發(fā)電資源，“在一些可再生能源發(fā)電過剩的時段，儲能肯定吸收了一部分可再生的電能，但還需要幾年，儲能才能以可再生能源作為其主要的充電電能。”
CAISO最近宣布了儲能在2021年7月俄勒岡州Bootleg野火發(fā)生時的作用，當時在連接各地區(qū)的三條輸電線路癱瘓后，CAISO調度了大約1000MW的儲能資源來幫助維持照明。
“我們現在經常看到一些5分鐘的調度間隔，這些時段內基本上所有的儲能資源都被電網調度，總計將近3000MW，隨著更多的儲能系統(tǒng)并網，這個數字在夏天還會增加，”他說到。3月份CAISO電網的峰值需求為28971MW，這意味著儲能在不同的時間段將至少承擔10%的負荷。
CAISO預計，到今年夏天將有大約4000MW的儲能設備投運，這將進一步幫助減輕野火災害對電網穩(wěn)定性的風險。當時在Bootleg野火發(fā)生時，只有大約1500MW儲能裝機容量。
德克薩斯州電力可靠性委員會ERCOT
德克薩斯州目前引領著美國可再生能源行業(yè)，裝機容量達到45077MW，主要構成是風電，是第二名加利福尼亞州裝機容量（22929MW）的兩倍。
這為德州的儲能行業(yè)創(chuàng)造了一個巨大的機遇，可以參與波動的電力市場，幫助電網削峰填谷平抑波動，解決電網不平衡問題，儲能+風電模式有望在未來幾年成為其市場的一個重要驅動力。
德州和加州系統(tǒng)集成商FlexGen的業(yè)務發(fā)展高級副總裁Jason Abiecunas說，儲能的主要收入來源之前一直是調頻服務，特別是響應備用服務（Responsive Reserve Service）和固定頻率響應（Firm Frequency Response）。
然而在現在，英國儲能投資者Gore Street Capital的首席執(zhí)行官Alex O'Cinneide說，當地儲能提供調頻服務維持電網平衡與電量交易之間的比例接近1:1。
根據電網運營商ERCOT在2021年底發(fā)布的數據，在本報告撰寫時，德州可能有大約1300~1800MW的并網儲能裝機。
但是，Abicunas說，目前沒有跡象表明調頻輔助服務市場會很快達到飽和，它仍是德州儲能發(fā)展的主要驅動力。
雖然2021年2月德州的毀滅性風暴奪去了數百人的生命，但這段時期仍展示了德州電網儲能的潛力。
Abiecunas說，“大家都看到了儲能在這一危急時期能夠提供的巨大價值，這是一種能夠提供電網局部穩(wěn)定性的資源，當電網需要時，可以依靠儲能來提供各種服務，以滿足當時電網的需求?！?
今年2月，另一場風暴在美國肆虐，但電力系統(tǒng)保持了平穩(wěn)運行，他說：“當時電網狀況良好，儲能設施發(fā)揮了應有的作用，所有系統(tǒng)一切正常。”
英國/愛爾蘭
2021年，英國部署了約446MW的電池儲能，目前，總并網儲能裝機容量達到了1700MW。
“我們大多數情況下需要的是電池的功率，而不是它們的能量，它們處于待機狀態(tài)，以備不時之需，因此，就它們在動態(tài)遏制（英國的一種調頻輔助服務）等服務中充放的電能而言，電池的實際利用率確實很低，”市場情報公司Modo Energy的首席分析官Robyn Lucas說。
調頻服務的總容量略高于1000MW，主要是為儲能設計并由儲能主導。根據Modo的數據，英國的三種調頻服務，動態(tài)遏制（DC）、固定頻率響應（FFR）和增強頻率響應（EFR），在2021年占了電池儲能收入的90%以上，但在今年年底也開始發(fā)生轉變。
“現在電能批發(fā)市場上有很多機會，因為市場價格一直很不穩(wěn)定，”O(jiān)'Cinneide說，“英國儲能的最佳營收方案仍然是提供80%~85%的電網平衡業(yè)務，10%的容量交易和5%~10%的電能量交易?！?
儲能也正在成為英國國家電網公司推出的容量市場拍賣中一個引人注目的角色，在最近的2025/26年的容量拍賣中，1094MW的電池在總計27632MW的招標中勝出，占到2.5%。
雖然儲能目前在電網平衡機制中的作用還很小，但這是英國電網短期內平衡電網的一個重要手段。儲能參與電能批發(fā)市場的交易，有助于抑制電價波動，從系統(tǒng)的角度來看，這是有利的。
愛爾蘭的儲能部署水平則要低得多，但仍有值得注意的方面。2021年5月，當愛爾蘭電網頻率跌落到正常范圍以下時，兩個共37MW的電池儲能系統(tǒng)介入，這是愛爾蘭多年來最長的頻率跌落事件，電網超出49.9Hz-50.1Hz的范圍超過了14分鐘。
西歐
在儲能部署方面，西歐略微落后于英美和澳大利亞。市場情報公司EnAppSys的主管Jean-Paul Harreman說，法國有大約300MW的并網儲能裝機，德國有大約600MW，荷蘭和比利時各低于100MW。
這些儲能大部分用于提供頻率遏制，這是一種頻率響應服務，需要在頻率跌落后30秒內啟動。
但是，由于西歐的儲能規(guī)模較小，到目前為止還沒有儲能在維護電網穩(wěn)定方面發(fā)揮關鍵作用的案例。他說：“需要三到五年的時間，儲能才會開始顯現出作用。從長遠來看，儲能有可能減少市場的波動，首先將在分布式電網的終端發(fā)揮作用。由于電池充放電之間存在一定的電價差異，儲能將試圖捕捉兩個最極端的電價?！?
澳大利亞
澳大利亞電網運營商AEMO希望有更多的儲能參與到輔助服務市場。但這是一個薄弱的市場，總量只有約800~820MW，其中包括600MW的頻率調節(jié)輔助服務（Frequency Control Ancillary Services），因此，部署的儲能越多，調頻服務的價格就會下跌。
根據澳大利亞Cornwall Insight公司的管理顧問Ben Cerini的說法，目前大約有580MW的電網規(guī)模儲能裝機，預計到2030年將大約有15GW（還有30GW的分布式資源，包括屋頂光伏）。今天，儲能在頻率調節(jié)輔助服務中占據的市場份額約為25%。
他說，今天，澳大利亞電網規(guī)模儲能的80%~90%的收入都來自頻率調節(jié)輔助服務，只有剩余的10%~20%來自電能量交易。儲能商業(yè)模式的經濟可行性還沒有得到證實，但這種情況在未來可能會發(fā)生改變。
他說：“午間和晚高峰之間的電價差將在未來持續(xù)增加，特別是隨著更多的屋頂光伏并入電網。
挑戰(zhàn)和結論
除了儲能開發(fā)商和業(yè)主在收益方面面臨的各種挑戰(zhàn)外，電網和配網運營商在儲能容量不斷增加的情況下，也面臨著一些自身的問題。
很明顯，盡管我們在2021年看到了大量的儲能部署，但儲能離真正實現可再生能源的能量時移還有一段距離。
但正如前文所述，它通過以頻率響應的方式作為備用電源的作用對電網的運行非常重要。對頻率跌落的即時響應、技術故障或是極端天氣事件，都為儲能的作用提供了具體的案例。
隨著時間推移，有一個明顯的趨勢是儲能更多地參與電能批發(fā)交易，逐漸開始參與一些可再生能源的能量時移，但它目前還處于初級階段。隨著更多可再生能源并網，我們將在未來幾年越來越多地看到儲能在電力系統(tǒng)脫碳中發(fā)揮的重要作用。
