南澳大利亞州霍恩斯代爾儲能系統運營狀況分解

特斯拉公司在南澳大利亞州霍恩斯代爾(Hornsdale )部署的電池儲能系統自從開通以來，已經運行了將近一年時間，以下內容是深入知道該儲能系統在穩定當地電網安全運行和戒備停電方面發揮的關鍵作用。

霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲能系統的所有者Neoen公司對其運營情況進行了分享。Neoen公司表示，特斯拉公司在霍恩斯代爾(Hornsdale)部署的電池儲能系統是在沒有補貼的情況下建造的，從設計到全面運營僅用了4.5個月，耗資9100萬美元，并發揮了緊要的作用。依據提供的調查數據，該儲能系統在運營之后收入可觀，一年的收入達到2400萬美元，并將為Neoen公司提供將近四年回報。

此外，通過降低頻率控制市場的成本，同時也降低批發電力價格，可以為消費者提供更大的市場利益（第一年為4000萬至5000萬美元），將增強電網安全，避免停電，節省大量成本。

特斯拉公司通過與南澳大利亞州政府簽訂的每年400萬美元的合同（10年）來獲利，并預留90MW/10MWh的容量以提供電網安全，主要是通過在重大事件發生時進行干預。

霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲能系統的作用不是替代電網，而是減輕電網負載來提供電力保護，并且完全沒有中斷。

其余的資金來自30MW / 119MWh分配給批發電力市場，其中大部分來自頻率控制和輔助服務（FCAS）市場，該市場對頻率的猛然變化做出應和，例如當地大型煤炭發電廠的發電機故障（自從這個電池儲能系統在一年前投入使用以來，已經發生100多次故障）。

Neoen公司提供的上圖表示該電池儲能系統（官方稱之為Hornsdale Power Reserve）的瞬間應和并與頻率變化完全同步，而在這種情況下是由昆士蘭發電機組的故障引發的，這臺發電機組是100多臺發電機的其中之一。在過去的12個月中，這樣的發電機組常常出現故障。

Neoen公司開發負責人Garth Heron將其描述為“調節電網的心跳”。它通過推高和降低頻率來保持電網之間的連接，以確保它恢復到正常范圍。

預計電池儲能系統的應和速度，可以在0.1秒內應和，并從完全充電切換到放電（反之亦然），其速度比眨眼還快。而令澳大利亞能源市場運營商和電池所有者所驚愕的是其準確性。

這張圖來自Paul Gleeson編寫的獨立調查報告，強調了這一點。最上面的一個圖顯示了傳統發電機應和來自電網的信號，可見信號曲線上下波動起伏比較劇烈。

下圖顯示電池儲能系統要怎么樣準確跟蹤信號的情況。電池儲能系統在幾秒鐘內應和，傳統發電機有時需要幾分鐘才能達到目的。這不僅僅是一些學術觀察，它具有實確實在的好處。

第一個好處是減少今年8月25日發生的雷擊等電網問題造成停電或減載的風險，或者困擾維多利亞和南澳大利亞電網之間的眾多技術故障。該電池儲能系統在雷擊事件發揮的作用證明了這一點。

下圖顯示了電池儲能系統可以為市場運營商提供的信心。

Aurecon公司進行的建模研究了維多利亞和南澳大利亞的電網互聯器，裝機容量為200MW。

黑線表示采用傳統發電機發電的情況。這些規矩要求控制在6秒內得到應和，但這太慢了。電網頻率可能在5秒內經降至49 Hz以下，并開始減載。

隨著采用快速應和的電池儲能系統，頻率下降很可能更早地被阻止，并調整運行在正常工作頻率范圍，家庭用戶或企業甚至并不會發現電源供應切斷或受到影響。

不僅電力正常供應，而且降低了這項服務的成本。該圖表顯示了對之前現有和采用電池儲能系統的的化石燃料發電機的均勻支付成本情況，黑色線條代表沒有采用電池儲能系統的頻率控制和輔助服務（FCAS）均勻支付成本，右邊的綠色線條表示采用了霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲能系統的頻率控制和輔助服務（FCAS）的均勻支付成本，不僅更快、更準確，而且成本更低。

Neoen公司指出，當市場運營商要求提供35MW的本地頻率控制和輔助服務（FCAS）供應時，采用電池儲能系統可節省350萬美元。頻率控制和輔助服務（FCAS）市場一年節省的成本為4,000萬美元。

霍恩斯代爾電池儲能系統的存在已經消除了強制實行這一限制的必要性，并且通過這樣做，并且這樣做甚至可以取代部分天氣然發電設施。

霍恩斯代爾電池儲能系統的另一個緊要作用是系統完整性保護系統(SIPS)計劃，該計劃旨在避免發生南澳大利亞州2016年多次發生的電力系統黑啟動（System Black）的情況。

Aurecon公司指出，電池儲能系統是系統完整性保護系統(SIPS)第一階段的關鍵參與者。在電網發送的信號約莫250毫秒內，霍恩斯代爾電池儲能系統輸出100MW的電力。實際的增量放電量將取決于當時的運行狀態。系統完整性保護系統(SIPS)指令下的最小增量放電量將是南澳大利亞州政府預留的70MW容量，但如果霍恩斯代爾電池儲能系統當時對其全部市場容量充電，則增量應和可達1400MW。

在系統完整性保護系統(SIPS)活動期間，霍恩斯代爾電池儲能系統將為電網互連器提供近乎瞬時的70-140MW的電力支持。因此南澳大利亞州的負載減少量為200MW（取決于應急事件的時間和幅度）。

需要留意的是，雖然這種電池儲能系統具有一些特定的作用，但也可以做一些完全不同的事情。而對于其中一些角色，例如平衡相鄰風能和太陽能發電廠的輸出，為孤島設施（提供電力，以及許多其他電網服務。

Aurecon公司指出，市場的設計及其規矩和操作程序需要快速掌握技術。當然，還有更多的事情可以做。

目前超過5MW的儲能設施需要為預定負載和市場客戶注冊。新的注冊類別可以使獨立的電池儲能系統或混合電池儲能系統 +發電機具有適用于“混合系統”的單一注冊、單一性能標準，提供單組市場投標，以及接收每項服務的單一調度指令。

AEMO公司正在探索新的雙向資源提供商類別將要怎么樣促使電池儲能系統的集成。為確保運營和商業可行性，設計細節需要考慮分類、發貨價格范圍和任何其他合規要求。

為了對其速度和準確性提供適當激勵，還需要建立快速頻率應和(FFR)市場，該市場在一些海外市場已經建立，并且通常僅由電池儲能系統來完成，尤其當更多的風力發電和太陽能發電進入電網時。

要做到這一點還有很多工作要做，特別是當更多的電池儲能系統和抽水蓄能系統進入市場時。也許同樣緊要的是需要知道當前能源政策和理論，以便知道儲能系統的緊要性。

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