如何根据建模规划部署合适装机容量的电池储能系统

著者：Iflowpower – Nhà cung cấp trạm điện di động

随着可再生能源发电在电力系统中的比重上升，电池储能系统已经成为应对可再生能源发电的有效方式，但需要部署多少装机容量才能真正提高电力可靠性仍不清楚。 当你问到在未来的电力组合中如何规划部署电池储能系统时，公共事业单位、资源规划顾问和研究人员的回答是：这取决于具体情况。 其关键变量为电力系统前期可再生能源发电设施水平和电池储能系统的渗透率。

然而，在未来以可再生能源为主导的能源组合中，规划部署适当装机容量的电池储能系统可以揭示储能系统供电可靠性的关键见解。 美国国家可再生能源实验室（NREL）高级研究员丹尼尔斯坦伯格5月22日在加州能源协会（CESA）举办的网络研讨会上表示，规划人员在提高获得电池储能系统的可靠性方面取得了实质性进展。 一些规划正在积极完善短期储能技术，而长期储能技术也正在开发和检测中。

出口商公共管理机构APS执行副总裁兼总裁布拉达尔伯特表示，该公司计划部署太阳能+储能项目来替代天然气发电设施，并采用多种方式来规划其储能需求。 他说，“今天还没有完美的方法，就像我们无法预测2020年的新冠病毒疫情一样。 所以，我们必须做出战略规划的判断。

“在某些情况下，更多的可再生能源可能比部署能源存储系统更具成本效益。 随着成本的下降以及可再生能源和储能系统在电力系统中的日益普及，电池储能系统的可靠性值发生了显著的变化。 一些利益相关者表示，这种精确的分解可以简化有效负载容量（ELCC）等规模决策。

但一些人认为，这种计算并不能取代专家的判断。 （注：有效承载容量（ELCC）是描述可再生能源发电设施的承载能力的指标。 从招标到规划虽然公用事业公司早已认识到泵送储能、压缩空气储能、以及聚合太阳能储热发电的价值，但这些储能技术尚未证明其成本效益和可扩展性。

因此美国的一些招标活动将规划者的注意力转向了电池储能系统。 Xcelenergy于2016年进行了里程碑式的能源招标，使风电+储能项目招标价格低至21美元/MWH，太阳能+储能项目招标价格低至36美元/MWH。 美国能源部协会副主席Jasonburwen表示，“当时由于电池储能系统成本昂贵，规划人员甚至没有将其纳入模型。

现今大约80%的公用事业公司的资源计划模型都是引人注目的电池储能系统，有些则纯粹是根据其成本竞争力而选择的。 战略资源和业务规划副总裁Jonathanadelman表示，公司近期采用了Anchorsolutions的包括软件在内的多种方案，可以构建各类电池储能系统在多种场景下的“容量和能量套利价值”。 模具。

ADELMAN指出，Xcelenergy正在采用这一新工具对电池储能系统的每个小时进行建模。 该公司为此在明尼苏达州2019年长期储能计划中建设了一个4小时电池储能系统，以帮助满足容量需求。 APS的Albert表示，该公司已于2013年启动SOLANA聚合型太阳能储热项目，该项目拥有六小时的储热能力。

为此，见顶电力需求蓄能。 可以系统值。 这是APS公司决定在竞标中选择太阳能+储能项目，而不是天然气发电厂。

Albert强调，“储能系统如今已经成为公用事业公司的长期规划，但公用事业公司的资源规划不应只关注某一个案例。 天然气调峰电站和电池储能系统均可以满足峰值电力需求，但通过存储和转移太阳能发电来满足峰值电力需求，电池储能系统可以为客户节省更多成本。 电池储能系统在批发市场带来更多价值，所以这也是我们计划的一部分。

”Brattle Group于5月13日在麻省理工学院的一次研讨会上发表的研究指出，锂离子电池储能系统的成本下降速度如此之快，以至于目前这与其他储能技术相比已经很昂贵。 在供电可靠性和电网服务方面不可能与其竞争。 Brattle的报告声称，电池储能系统的价格将在2010年跌破400美元/千瓦时，到2040年则将跌破200美元/千瓦时甚至更低。

不过，部分公用事业公司及规划部门主管表示，价格并非部署电池储能系统的唯一考虑因素，另一个特点是储能系统的可靠性，但很难确定。 北卡罗来纳州清洁能源技术中心（NCCETC）高级经理AutumnProudlove表示，在公共事业资源规划中，几乎没有人希望确定电池储能系统的价值。 她说：“一些州最近要求公用事业公司在规划过程中考虑部署储能系统。

华盛顿州可能对每小时建模模式进行更深入的研究，这将分解储能系统的价值。 ”Proudlove补充道，北卡罗来纳清洁能源技术（NCCCETC）尚未确定，包括其储能弹性值或为规划过程中的各种电网服务提供的储能系统。 Brattle公司领导表示，储能系统的价值诉求取决于其是否能够得到充分补偿，而这很大程度上取决于储能系统的资源和净负荷。

公用事业公司开始意识到他们的规划模型不能很好地解决能源存储部署问题。 HLEDIK指出，这些公用事业公司的规划模型将负荷划分为几个相似的负荷时间组，并根据这些组制定规划决策。 这种方法在使用公用事业公司运营化石燃料发电设施，同时支持风力发电和太阳能发电设施部署具有成本效益的电池储能系统时很有意义。

HLEDIK表示，布拉特尔的许多公用事业公司正在逐步采用长期规划工具，以便在电力系统上更好地展示储能系统和可再生能源发电设施的内部情况。 采用规划工具能源咨询机构Strategen的创始人兼首席执行官Janicelin表示，公用事业公司开发未来资源组合是一个复杂的过程，它有计划地预测发电、输电和其他电力系统的要求。 她补充说，由于电池储能系统既是发电设施也是负载，能够供给多个价值流，因此其准确性需要对一年中的每个小时进行精细建模。

目前的建模软件已经为其技术创新留下了很大的空间。 资源规划当局在加州能源协会（CESA）的此次网络研讨会上，建模工具的出现促成了许多因素的出现，在确定未来资源组合中的正确能源存储容量时应考虑这些因素。 高级顾问兼技术经理 RoderickGo 在网络研讨会上表示：“规划的一个基本问题是短期储能和长期储能，以满足大量容量来满足负载需求。

“GO指出，激励措施、强制性要求以及公用事业的成本下降正在推动电池储能系统的需求。 长期以来，法规的变化、技术的变革、市场的发展都会为电力系统带来更多的储能部署空间。 创新建模软件是一个竞争非常激烈的类别，同时可再生能源发电的兴起越来越多地加入了有效承载能力（ELCC）的概念。

有效负荷容量（ELCC）是资源可靠性的具体计算。 可扫描的化石燃料发电厂很可能具有 100% 的有效承载能力 (ELCC)，因为理论上，几乎每当电力系统的可靠性受到威胁时。 模型表明，电池储能系统的价值随着电力系统中可再生能源发电的新增量而增加，但其价值随着峰值需求而下降。

通常情况下，储能系统将峰值负载降低至 15%，使得电池储能系统获得有效负载承载能力 (ELCC)，通常可在峰值需求期间使用。 他补充道，随着峰值负荷减少15%至30%，电池储能系统的有效负载容量（ELCC）也会下降，因为它很可能被用来平缓满足电力需求，不再满足电力可靠性需求。 咨询意见 ASTRAPE CHASEWINKLER ANTERNESTERN SME 是通过 RoderickGo 对西南电力协会和加州电力系统进行研究所描述的有效承载能力 (ELCC) 研究来表达的。

洛杉矶水电局（LADWP）发言人卡罗塔克表示，美国国家可再生能源实验室（NREL）和洛杉矶水电局（LADWP）正在制定其他利益相关者所说的“最佳实践”，以帮助加州在2045年实现使用100％可再生能源电力的目标。 美国国家可再生能源实验室（NREL）高级研究员Danielsteinberg在本次网络研讨会上表示，NREL的可扩展综合基础设施计划正在开发一套最佳实践套件来处理储能系统的部署。 斯坦伯格表示，NREL 的迭代方法开始扩大规模，以确定“建造什么、在哪里建造”。

下一步是进行每小时的运营成本建模。 通过每天、每小时一次的容量扩展建模来实现最具成本效益和最可靠的资源组合。 资源充分计划是该进程的下一步，可以满足10年的可靠性标准。

如有必要，NREL 流程将重复所有三个步骤，以实现最具成本效益的资源充足目标。 最后，特定的趋势模型确保电网设施受到保护。 如果电力可靠性受到威胁，这一过程将重新启动。

线上研讨会发言人指出，为了在这些规划中准确确定电池储能系统的价值，很多人都主张使用有效承载能力（ELCC），但有效承载能力（ELCC）在规划中存在争议。 有效承载容量（ELCC）的争议当公用事业公司和其他公司努力确定储能系统的安装容量时，有效承载容量（ELCC）应该决定用于资源规划目标的储能值，但有些人认为它并不是实现这一目标的最佳工具。 加州公用事业委员会（CPUC）能源部主任爱德华兰道夫（Edwardrandolph）已成为加州公用事业委员会（CPUC）综合资源规划（IRP）的一部分。

他说，“最新的有效载荷容量（ELCC）计算表，所有资源可靠性都可以加上储能系统、太阳能+储能、需求侧等采购，可以更好地满足能源峰值需求。 ”GridWorks专家、前加州公用事业委员会（CPUC）能源顾问Matthewtisdale表示，其争议在于有效承载能力（ELCC）是否支持以最低成本和最可靠的资源满足州政府的需求和目标，这一争议目前正在加州公用事业委员会（CPUC）综合资源规划（IRP）过程中。 TISDALE认为，有效承载能力（ELCC）是一个复杂的计算过程，但与成本相比它可能会忽略某些资源的价值，其中包括储能系统的价值。

在2018年12月6日举行的研讨会上，与会人员对纽约独立系统运营商（NYISO）于2018年12月6日提出的储能容量值表示担忧。 一些利益相关者为此提出了有效承载能力（ELCC）的方法。 根据纽约独立系统运营商（NYISO）2019年5月的回应，利益相关者希望从纽约批发能源市场获得平衡和可靠性服务定价以及投资信号。

虽然可以使用有效承载能力（ELCC），但是纽约独立系统运营商（NYISO）发现，它可能过于依赖过多的行政命令，或者更为复杂的计算，这使公用事业公司的计划过于模糊。 美国能源学会会长伯文表示，阿斯特拉普对美国电力公司西南联合防灾公司的有效承载能力（ELCC）也提出了类似的观点。 美国联邦能源管理委员会于2019年10月启动了一项程序，研究PJM互联网公司的有效负荷承载能力（ELCC）。

他说：“这个概念正在发展。 即使模型建模的精细度也未能完全捕捉到实际世界电池储能系统的灵活性价值。 “美国国家可再生能源实验室 (NREL) 于 2019 年 6 月提出了一种有效承载能力 (ELCC) 的替代方法。

研究报告称，“有效充电容量（ELCC）模拟在考虑大量场景时可能需要进行大量计算。 更简单但同样准确的近似值可以分解降低‘净峰值需求’所需的电池储能系统的安装容量。 ”GridWorks的Tisdale表示，“由于存在诸多竞争优势，并且基于未来的不确定性，业内人士对于有效承载能力（ELCC）持有不同意见，这是不够的。

奇怪的是，建模并不能取代专家的判断。 ”布拉特尔的HLEDIK指出，复杂而具体的建模可以确定更多储能系统带来的增量等于电力系统中新增储能系统的成本。 这可能需要部署更多的储能系统。

Hledgeik 补充道，“技术、资源价格和其他电力系统驱动因素正在快速发展。 为了了解未来的一些重大变化，资源规划应该仔细处理一些看似合理且经常更新的问题。 电池储能系统的安装容量增加了这些挑战，但这不再是一个假设，我们正在了解如何使用储能系统取得紧密的进展。

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