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美国输电网和能源批发市场如何适应大规模储能系统部署?

发布日期:2021/2/25



      研究表明,在不久的将来,美国电网连接的电池储能系统规模将会呈现出爆炸式增长,从目前部署的装机容量约为1.5吉瓦增加到2030年的数十吉瓦或更大。电池储能系统将在改善风力发电和太阳能发电的间歇性方面发挥至关重要的作用,可以满足日益脱碳的电网服务需求。


      而电池储能系统和可再生能源+储能项目作为巨大的电网资源,美国输电网和能源市场对此需要更好地适应和管理。


      但作为一种既能吸收又能释放电能的能源资产,电池储能系统与天然气调峰发电设施和间歇性的风力发电、太阳能发电设施都有着很大区别。这就需要新的技术和经济体系来管理和评估它们,而为美国约三分之二地区提供电力服务的电网运营商正努力做出这些改变,以跟上储能部署增长的步伐。


      这是日前召开的美国储能协会政策论坛的主要内容之一,美国区域输电组织(RTO)和独立系统运营商(ISO)的代表与储能行业厂商和监管机构一起介绍了他们在储能部署方面的工作。


      Richard Glick是美国新一届政府任命的负责监管区域输电组织(RTO)和独立系统运营商(ISO)的美国联邦能源监管委员会(FERC)主席。他在论坛上指出,储能系统是美国联邦能源监管委员会(FERC)致力消除市场参与阻碍的技术之一。


      Glick说:“我认为该委员会在过去十年中在这方面做得很好。”他指出,FERC发布的841号命令为储能系统进入美国电力批发、容量和辅助服务市场带来了新机遇,尽管区域输电组织(RTO)和独立系统运营商(ISO)的发展步伐和方式不同。FERC第2222号命令为分布式能源(包括储能系统)提供了类似的路径。


       他说:“可再生能源发电商将储能开发商视为非常重要的合作伙伴。”电池储能系统可以转移风力发电和太阳能发电项目的电力输出以满足电网需求。目前,太阳能+储能项目约占加州独立系统运营商(CAISO)互联队列中太阳能发电项目的三分之二,并且在其他市场的清洁能源项目中所占份额不断上升。其中包括EDF Renewables、Enel、NextEra Energy、LS Power和其他公司在内的开发商在各州部署更多的可再生能源+储能项目。


      加州独立系统运营商(CAISO)市场与基础设施执行总监Gregory Cook强调了将这些项目整合到其互连和市场结构中的工作。并预计到今年夏天,该公司累计部署的储能系统的装机容量将增长到1750MW,并在未来几年内增至3300MW。


      加州去年8月的轮流停电事件导致该州监管机构推动加速电池储能系统部署。Cook说,“许多新的电池储能系统将以配套部署形式出现,我们看到现有的太阳能发电设施都配套部署了储能系统。”而将电池储能系统与太阳能发电设施配套部署还可以使他们获得美国联邦税收抵免,而该税收抵免目前尚无法用于独立部署的电池储能系统。


      其他独立系统运营商(ISO)也会看到类似的模式。美国中大西洋电网运营商PJM公司首席执行官Manu Asthana指出,在其互连队列中的145GW发电量中,92%的电力来自太阳能发电设施、风力发力设施、电池储能系统或混合能源。其中包括装机容量约为15GW独立部署的储能系统和18GW与可再生能发电设施配套部署的储能系统。


      美国中大陆独立系统运营商电力系统运营执行总监Renuka Chatterjee在报告表示,该公司计划部署4GW独立部署电池储能系统和5GW配套部署的电池储能系统,其中大部分与太阳能发电设施配套部署。美国西南电力公司运营部高级副总裁布Bruce Rew表示,该公司计划部署3GW独立部署电池储能系统和6GW配套部署的电池储能系统。


      独立部署和配套部署电池储能系统的电网互连和市场规则


      但可再生能源开发商和储能开发商在通过电网互连和市场规则如何管理混合部署能源方面遇到了问题。他表示,FERC去年夏天关于混合部署能源的技术会议提出了重大和实质性的问题,并补充说,“我们将认真研究收到的回应。”


      Grid Strategies公司的Rob Gramlich和Michael Goggin以及美国储能协会临时首席执行官Jason Burwen在2019年发表的一篇论文指出,这些问题的根源是目前的市场规则使独立部署电池储能系统与现有资源类型有所区别。


      这种方法最终将混合部署能源纳入市场规则,将它们视为“可变发电机”,换句话说,就是将其视为可调度的太阳能发电设施和风力发电设施他们认为,任何一种选择都会导致误用电网互连和市场规则,而最好通过创建一个单独的混合类别来应对,从而更好地进行管理。


      例如,某些区域输电组织(RTO)和独立系统运营商(ISO)要求可再生能源发电项目配套部署电池储能系统以重新提交互连应用程序,这可能将它们的部署推迟。


      其他人可能会认为,可再生能源发电设施和储能系统将同时提供电力,这将在其互连站点造成可靠性问题,即使电网运营商没有这样做的经济动机,也可能控制其电力系统来避免这种情况。


      配套部署储能系统和独立部署储能系统可能会受制于要求其提交给电网运营商的调度规则,这可能会限制其优化经济价值的能力。例如强制电池储能系统保持最低充电状态的规则,这是为了确保电池储能系统在发送时可以满负荷使用,但一些储能开发商表示,这限制了优化电池储能容量的自由度。


      一些独立系统运营商(ISO)正在采取措施解决这些问题。加州独立系统运营商(CAISO)允许配套部署电池储能系统的太阳能发电设施提交修改的材料,而不是将项目重新提交到其队列中。加州独立系统运营商(CAISO) 市场与基础设施执行总监Gregory Cook表示,其“混合资源计划”正在修改充电状态参数,这些参数将提供更大的灵活性,以及管理可再生能源和储能系统共址部署的一种选择,这两项计划均将于今年晚些时候完成。


      美国中大陆独立系统运营商电力系统运营执行总监Renuka Chatterjee表示,该公司正在开发类似的互连服务,以简化向风力发电和太阳能发电项目中配套部署电池储能系统的工作。纽约州电网运营商(NYISO)市场设计总监Michael DeSocio表示,作为实施FERC 841号命令的一部分,已经制定了储能部署规则,以参与批发能源市场并向公用事业公司提供服务。


     一些储能开发商认为,“市场力量缓解”规则旨在防止发电设施所有者利用相对集中的资源改变价格,这也可能用于当今市场中的电池储能系统。


     在美国特朗普政府执政期间,美国联邦能源监管委员会(FERC)通过了几项命令,将这些市场缓解结构应用于联邦政府补贴的资源,其中包括电池储能系统,这使这些问题更加复杂。


     美国联邦能源监管委员会(FERC)主席Richard Glick指出,区域输电组织(RTO)和独立系统运营商(ISO)利益相关者正在制定市场改革提案,这些提案不仅需要解决解决州和联邦在能源政策方面的管辖权之间的冲突,还需要考虑如何适应不断变化的供应资源组合。


     他说:“我们的职责是确保任何市场规则都不会成为障碍。”




来源:中国储能网  作者:刘伯洵

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