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德國能源經(jīng)濟(jì)研究中心發(fā)布《促進(jìn)大型電池儲能系統(tǒng)電網(wǎng)兼容性發(fā)展——實踐解決方案》

作者:中國儲能網(wǎng)新聞中心 來源:CLEANdata譯 發(fā)布時間:2025-07-23 瀏覽:次

中國儲能網(wǎng)訊:


德國能源經(jīng)濟(jì)研究中心(FfE)發(fā)布的《促進(jìn)大型電池儲能系統(tǒng)電網(wǎng)兼容性發(fā)展——實踐解決方案》(Netzvertr?glicher Ausbau von Gro?batteriespeichern – L?sungsans?tze aus der Praxis)白皮書(2025年5月27日發(fā)布)的完整中文翻譯.

https://www.green-flexibility.com/en/_files/ugd/bbda69_5f1859133d164bd3b2cf208f416f6a03.pdf

[文件名稱]: 20250527_Netzvertr?glicher_BESAusbau_final.pdf

[文件內(nèi)容開始]

===== 第 1 頁 =====

促進(jìn)大型電池儲能系統(tǒng)電網(wǎng)兼容性發(fā)展實踐解決方案

===== 第 2 頁 =====

核心觀點

電網(wǎng)影響——尤其是電網(wǎng)負(fù)荷——并非大型電池儲能系統(tǒng)獨(dú)有的現(xiàn)象。

為防止大型電池儲能系統(tǒng)的迅猛發(fā)展受阻,需要制定具體、可行且適度的解決方案。

為討論合適的解決方案,需要對電網(wǎng)中性和電網(wǎng)支持型行為建立統(tǒng)一的理解。

為應(yīng)對當(dāng)前挑戰(zhàn),需要能在大型電池儲能系統(tǒng)并網(wǎng)時即發(fā)揮作用的工具。

合同約定的“運(yùn)行邊界”在實踐中被證明是解決連接容量已受限區(qū)域問題的首個務(wù)實方案。

===== 第 3 頁 =====

目錄

1 當(dāng)前大型電池儲能系統(tǒng)的迅猛發(fā)展

2 大型電池儲能系統(tǒng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

3 重要概念界定

3.1 大型電池儲能系統(tǒng)的收入來源及相關(guān)運(yùn)行模式

3.2 面向電網(wǎng)的運(yùn)行模式

3.3 各種運(yùn)行模式的兼容性

3.4 實現(xiàn)預(yù)期電網(wǎng)影響的工具

4 實踐中的初步解決方案

4.1 實踐中的解決方案

4.2 當(dāng)前監(jiān)管框架下的設(shè)計空間與局限

5 核心觀點與展望

6 參考文獻(xiàn)

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1 當(dāng)前大型電池儲能系統(tǒng)的迅猛發(fā)展

大型電池儲能項目的開發(fā)目前正蓬勃發(fā)展。僅四家輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)收到的并網(wǎng)申請容量就已超過220吉瓦(GW)。面對如此強(qiáng)勁的增長,現(xiàn)在需要找到解決方案,以實現(xiàn)高效且有效的能源系統(tǒng)集成。

目前德國已安裝約1.9吉瓦的大型電池儲能系統(tǒng),到2030年這一數(shù)值可能達(dá)到兩位數(shù)。 自去年年底以來,關(guān)于“電池海嘯”[1]席卷德國以及電池儲能市場出現(xiàn)“淘金熱”的新聞報道層出不窮。據(jù)稱,2025年初僅輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)就收到了超過220吉瓦的并網(wǎng)申請[2]。其背景包括鋰離子電池價格下降,以及中國電池制造商因電動汽車銷量低迷而釋放出產(chǎn)能。盡管大多數(shù)新聞文章已強(qiáng)調(diào)只有部分申請項目會真正建成,但尖銳的報道引發(fā)了電網(wǎng)運(yùn)營商、市政當(dāng)局以及如今也包括市民的擔(dān)憂。

作為參考:目前德國已安裝約1.9吉瓦的大型電池儲能系統(tǒng)1 [3]。關(guān)于未來發(fā)展存在一系列不確定性,圖1顯示了各種假設(shè)的范圍。盡管預(yù)計建設(shè)規(guī)模將顯著增長,但可以預(yù)見目前并網(wǎng)申請中只有一小部分會實現(xiàn)。德國儲能協(xié)會(BVES)預(yù)計到2030年將新增18吉瓦容量[4]。因此,不應(yīng)以恐慌心態(tài)看待當(dāng)前的發(fā)展。

因為電池儲能為實現(xiàn)氣候中和的能源系統(tǒng)做出了重要貢獻(xiàn)。這包括:

通過將電力盈余時段轉(zhuǎn)移到可再生能源(EE)可用電力較少的時段,實現(xiàn)可再生能源的整合;

提供系統(tǒng)服務(wù),如目前已參與的一次調(diào)頻(PRL)和二次調(diào)頻(SRL)服務(wù),以及未來可能參與的無功功率、黑啟動能力、瞬時備用等服務(wù);

當(dāng)前大型電池儲能系統(tǒng)的迅猛發(fā)展

MaStR & 新聞公告 (BSW-Solar)*

NEP 2025 (情景 B)

NEP 2023 (情景 B)

Frontier Economics 2023

BVES


圖 1:

至2030年大型電池儲能系統(tǒng)的發(fā)展?;?[4], [5], [6], [7], [8] 的 FfE 分析。

注:虛線部分已進(jìn)行內(nèi)插或外推。其中也考慮了2030年后的數(shù)值。

11 根據(jù) [3],接入功率 > 1 兆瓦(MW)的電池儲能系統(tǒng)被視為大型電池儲能系統(tǒng)。本文檔重點關(guān)注并網(wǎng)型電池儲能系統(tǒng)。下文中簡稱為電池儲能系統(tǒng)或儲能系統(tǒng)時,也指此類系統(tǒng)。

當(dāng)前大型電池儲能系統(tǒng)的迅猛發(fā)展

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未來降低電網(wǎng)運(yùn)營和擴(kuò)建成本,例如通過作為“電網(wǎng)助推器”(Netzbooster)使用。

與其將強(qiáng)勁增長視為問題,不如將重點放在如何高效且有效地將大型電池儲能系統(tǒng)集成到能源系統(tǒng)中,從而挖掘其多樣化的潛在附加值,同時避免在其他地方(例如電網(wǎng)中)造成過高的成本。

在實踐中,一些電網(wǎng)運(yùn)營商和項目開發(fā)商已經(jīng)在嘗試解決方案,以實現(xiàn)電池儲能系統(tǒng)一定程度的電網(wǎng)中性集成。在當(dāng)前討論中,值得注意的是,這些解決方案鮮為人知,即使被討論時,“電網(wǎng)支持型”(netzdienlich)、“電網(wǎng)兼容型”(netzvertr?glich)和“電網(wǎng)中性”(netzneutral)等術(shù)語也常被混用。因此,本白皮書旨在通過以下方式介紹并梳理當(dāng)前的討論:

概述當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn),界定重要概念,

介紹實踐中的解決方案示例,

對這些方案進(jìn)行歸類并指出進(jìn)一步發(fā)展的可能性。

2 大型電池儲能系統(tǒng)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

盡管并網(wǎng)申請數(shù)量龐大,但目前大型電池儲能系統(tǒng)的發(fā)展仍面臨一系列挑戰(zhàn)。事實上,大量的申請正是發(fā)展可能陷入停滯的一個原因。以下章節(jié)概述了現(xiàn)有挑戰(zhàn)(非詳盡)。

動態(tài)發(fā)展給電池儲能系統(tǒng)的規(guī)劃、審批、建設(shè)和電網(wǎng)集成帶來了一系列新的挑戰(zhàn)和問題。這不僅涉及項目開發(fā)商,還涉及電網(wǎng)運(yùn)營商、建筑部門或市鎮(zhèn)等參與者。以下概述將挑戰(zhàn)大致歸類到電網(wǎng)、審批法規(guī)和能源法等領(lǐng)域。重點聚焦于對進(jìn)一步發(fā)展具有決定性影響的要點。由此描述了參與者當(dāng)前尋求新解決方案的背景。

電網(wǎng)

大量的并網(wǎng)問題已經(jīng)導(dǎo)致大型電池儲能項目的規(guī)劃延遲。 隨著并網(wǎng)申請數(shù)量的增加(不僅針對大型電池儲能系統(tǒng)),許多電網(wǎng)運(yùn)營商面臨人員限制。電網(wǎng)兼容性審查非常耗時。此外,并網(wǎng)流程通常數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化程度有限。這意味著所有電網(wǎng)運(yùn)營商在處理大型電池儲能系統(tǒng)并網(wǎng)流程時沒有統(tǒng)一的方法。通常,在流程中會逐步要求補(bǔ)充材料。目前,部分流程有時長達(dá)一年之久。對于項目開發(fā)商而言,并網(wǎng)申請是規(guī)劃和審批階段的第一步。并網(wǎng)許可是后續(xù)步驟(如建筑許可)的必要條件。然而,有時在并網(wǎng)流程中也會要求提供有效的建筑申請,這可能導(dǎo)致“雞生蛋還是蛋生雞”的問題。結(jié)果導(dǎo)致如今出現(xiàn)漫長的等待期,延誤項目規(guī)劃并產(chǎn)生成本,項目開發(fā)商的規(guī)劃確定性較低。

有限的電網(wǎng)容量通常決定項目的可行性。 在許多地點,為連接大型電池儲能系統(tǒng)需要擴(kuò)建電網(wǎng)容量。有時,儲能系統(tǒng)也會與其他并網(wǎng)申請(例如工業(yè)和商業(yè)連接的擴(kuò)建)競爭。電網(wǎng)容量不足本身并非拒絕并網(wǎng)的理由。然而,電網(wǎng)容量的擴(kuò)建意味著

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顯著的延遲,從而惡化項目的商業(yè)可行性,因為電網(wǎng)組件的交付周期可能長達(dá)數(shù)年[9]。因此,項目很容易推遲到2029年之后投運(yùn)(IBN),并因電網(wǎng)使用費(fèi)豁免政策的到期而變得難以估算(見能源法挑戰(zhàn))。由于項目開發(fā)商對具有可用電網(wǎng)容量的地點缺乏透明度,因此存在許多“盲目申請”。

經(jīng)驗值缺失導(dǎo)致對大型電池儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)中影響的不確定性。 在某些情況下(見第3.3章),電池儲能系統(tǒng)的運(yùn)行若沒有本地信號且沒有實質(zhì)性的裝機(jī)容量,可能導(dǎo)致額外或加劇的網(wǎng)絡(luò)阻塞,盡管這個問題在分區(qū)電力系統(tǒng)中并非大型電池儲能系統(tǒng)所特有。然而,由于其高比功率和快速響應(yīng)時間,與其他發(fā)電、用電或儲能設(shè)施相比,大型電池儲能系統(tǒng)帶來了特殊的挑戰(zhàn)。由于缺乏對其運(yùn)行方式建模的經(jīng)驗,電網(wǎng)運(yùn)營商難以評估其影響。目前,我們尚不知曉有報告或研究觀察到大型電池儲能系統(tǒng)在實踐中已導(dǎo)致或加劇了網(wǎng)絡(luò)阻塞。更合理的假設(shè)是,相關(guān)問題只會在裝機(jī)容量達(dá)到一定水平后才會出現(xiàn)[10]。

審批法規(guī)

審批制度的巨大差異性和對該技術(shù)的經(jīng)驗不足導(dǎo)致審批程序漫長。 大型電池儲能系統(tǒng)需滿足聯(lián)邦和州層面的審批要求。建筑審批程序的要求因各州建筑法規(guī)而異。這種差異性導(dǎo)致每個項目都必須審查適用何種審批制度。此外,審批機(jī)構(gòu)對該技術(shù)經(jīng)驗不足,電力儲能無法明確歸入特殊建筑或技術(shù)設(shè)備等現(xiàn)有類別。結(jié)果導(dǎo)致在必要的評估報告以及防火、環(huán)境要求和其他建筑要求方面存在不確定性。

外圍區(qū)域特權(quán)(Au?enbereichsprivilegierung)不明確,增加了項目規(guī)劃的難度,并給審批機(jī)構(gòu)帶來困惑。 許多大型電池儲能項目的潛在場地位于外圍區(qū)域(Au?enbereich)。但目前大型電池儲能系統(tǒng)或電力儲能系統(tǒng)并沒有普遍的外圍區(qū)域特權(quán)。然而,大型電池儲能系統(tǒng)是否可以根據(jù)現(xiàn)有外圍區(qū)域特權(quán)(例如通過滿足地方關(guān)聯(lián)性或電力儲能的跨地區(qū)重要性要求)獲得許可,審批機(jī)構(gòu)的判斷各不相同。無論如何,這種不明確性都會給項目開發(fā)商和審批機(jī)構(gòu)帶來額外的工作量,因為目前始終需要進(jìn)行個案審查。例如,在巴伐利亞州,通過最新的州建筑法規(guī)修訂案,將地方關(guān)聯(lián)性(Ortsgebundenheit)與依據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第11a條進(jìn)行的程序執(zhí)行掛鉤[11]。由于依據(jù)第11a條 EnWG 的使用目前尚處于試點項目測試階段,這意味著許多項目在存疑情況下無法獲得外圍區(qū)域特權(quán)。

能源法

由于未來電網(wǎng)使用費(fèi)(Netzentgelte)規(guī)定不明確,大多數(shù)項目開發(fā)商僅將其項目規(guī)劃推進(jìn)至2029年。 根據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第118條第6款規(guī)定的20年電網(wǎng)使用費(fèi)豁免,僅適用于2029年之前投運(yùn)的并網(wǎng)型電力儲能系統(tǒng)。目前尚無法預(yù)見未來電力儲能系統(tǒng)是否以及以何種形式需要支付電網(wǎng)使用費(fèi)。這給項目開發(fā)商評估項目經(jīng)濟(jì)性帶來了巨大的不確定性。

征收建設(shè)成本分?jǐn)傎M(fèi)(BKZ)的規(guī)定將影響未來發(fā)展。 目前,電網(wǎng)運(yùn)營商之間在征收BKZ方面沒有統(tǒng)一的處理方法。關(guān)于電力儲能系統(tǒng)是否應(yīng)像用電設(shè)施一樣被對待的問題,目前正在聯(lián)邦最高法院(BGH)審理。德國聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局(BNetzA)在一份關(guān)于BKZ的立場文件中,至少在BKZ計算方面仍未進(jìn)行區(qū)分[12]。然而,BNetzA希望通過降低BKZ來更好地同步不同技術(shù)(包括電解槽、大型用電設(shè)施、電池儲能系統(tǒng))的發(fā)展與可用電網(wǎng)容量(作為調(diào)控工具)。為此,在輸電網(wǎng)層面已提出具體地點建議,在這些地點可適用降低的BKZ[13]。盡管該文件不具有法律約束力,但電網(wǎng)運(yùn)營商通常遵循BNetzA的觀點。然而,根據(jù)聯(lián)邦最高法院(BGH)的判決,可能有必要對此進(jìn)行修訂。BKZ的征收(特別是在輸電網(wǎng)層面)影響項目的盈利能力和地點的吸引力。相關(guān)變更將影響未來的發(fā)展。

===== 第 7 頁 =====

3 重要概念界定

電池儲能系統(tǒng)被視為能源轉(zhuǎn)型的“瑞士軍刀”。它們可以為各種應(yīng)用場景提供靈活性,從而在電力交易所進(jìn)行交易、提供系統(tǒng)服務(wù)或面向電網(wǎng)運(yùn)行。以下章節(jié)將區(qū)分不同的運(yùn)行模式,并闡述不同應(yīng)用類型之間可能產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng)或沖突。

3.1 大型電池儲能系統(tǒng)的收入來源及相關(guān)運(yùn)行模式

由于可再生能源(EE)發(fā)電的波動性,電池儲能系統(tǒng)通過時間平衡發(fā)電和用電的能力變得越來越重要。根據(jù)時間范圍的不同,存在不同的市場來補(bǔ)償這種平衡作用。電網(wǎng)頻率的短期波動通過調(diào)頻(Regelleistung)或調(diào)節(jié)能量(Regelenergie)來平衡。對于發(fā)電和用電的長期平衡,則利用電力交易所的交易。

系統(tǒng)支持型(Systemdienlichkeit)

在電網(wǎng)頻率短期波動的背景下,輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)根據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第13條的義務(wù),采購調(diào)頻或調(diào)節(jié)能量,以確保系統(tǒng)穩(wěn)定性。通過采購這些系統(tǒng)服務(wù),他們將電網(wǎng)頻率和系統(tǒng)平衡維持在安全運(yùn)行允許的范圍內(nèi)。狹義上講,系統(tǒng)支持型是指為輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)提供所需系統(tǒng)服務(wù)的電氣設(shè)備。其他系統(tǒng)服務(wù)包括例如電壓穩(wěn)定、系統(tǒng)運(yùn)行管理和供電恢復(fù),但這些領(lǐng)域的盈利能力遠(yuǎn)低于特別是提供一次調(diào)頻(PRL)。廣義上講,系統(tǒng)支持型也可包括市場和電網(wǎng)支持型的運(yùn)行模式,因為兩者同樣有助于實現(xiàn)能源政策目標(biāo)三角(供應(yīng)安全、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境兼容性)。

電池儲能系統(tǒng)由于其技術(shù)特性,非常適合提供一次調(diào)頻(PRL)。能量/功率比(E/P)大于等于2的儲能系統(tǒng)也非常適合提供二次調(diào)頻(SRL)。憑借較低的備用成本和因此具有競爭力的服務(wù)價格,它們在過去幾年中逐步擴(kuò)大了在相應(yīng)市場的份額。如今,德國電池儲能系統(tǒng)通過預(yù)審的調(diào)頻能力已超過800兆瓦(MW),超過了整個德國的一次調(diào)頻(PRL)需求(589兆瓦,截至2024年)[14]。盡管調(diào)頻領(lǐng)域仍存在高收益機(jī)會,但儲能運(yùn)營商也越來越關(guān)注其他市場。

狹義上的系統(tǒng)支持型儲能系統(tǒng)為輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)提供系統(tǒng)服務(wù),從而支持能源系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

環(huán)境兼容

供應(yīng)安全

經(jīng)濟(jì)性


圖 2:系統(tǒng)支持型、市場支持型和電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng)為能源政策目標(biāo)三角做出貢獻(xiàn)。

市場支持型(Marktdienlichkeit)

由于電力交易所日益具有吸引力的套利機(jī)會,現(xiàn)貨市場(Spotm?rkte)越來越受到儲能運(yùn)營商的關(guān)注。隨著可再生能源(EE)在發(fā)電中占比顯著提高,2024年日前市場(Day-Ahead-Markt)出現(xiàn)負(fù)電價的小時數(shù)達(dá)到459小時——創(chuàng)下新紀(jì)錄。與此同時,持續(xù)高企的天然氣價格和不斷上漲的二氧化碳(CO?)價格導(dǎo)致

重要概念界定

===== 第 8 頁 =====

重要概念界定

在高剩余負(fù)荷(Residuallast)時段也會出現(xiàn)高交易所電價。這些效應(yīng)導(dǎo)致2024年日前市場的日均價差(Price Spreads)達(dá)到117.4歐元/兆瓦時(€/MWh),日內(nèi)市場(Intradaymarkt)(日內(nèi)拍賣 d-1, 15:00)達(dá)到183.8歐元/兆瓦時(€/MWh),較上年顯著增加[15]。持續(xù)的高電價峰值顯示出當(dāng)前對靈活性的需求。雖然這種劇烈的價格波動對于不靈活的發(fā)電商和用電方來說可能相當(dāng)成問題,但它們?yōu)榇笮碗姵貎δ芟到y(tǒng)提供了套利機(jī)會,從而開辟了另一種商業(yè)模式。市場支持型的運(yùn)行模式遵循這些價格信號,平抑價格峰值和低谷,并通過吸收過剩的可再生能源(EE)電力稍后釋放等方式,減小最低和最高電價之間的差異。通過積極參與市場交易,儲能系統(tǒng)有助于實現(xiàn)社會福利最大化。

市場支持型儲能系統(tǒng)在電力交易所進(jìn)行優(yōu)化,從而有助于平抑價格峰值。

3.2

面向電網(wǎng)的運(yùn)行模式

對于并網(wǎng)的、私人融資的儲能系統(tǒng),市場支持型和系統(tǒng)支持型的運(yùn)行模式——即長期和非常短期的供需時間平衡——目前構(gòu)成了其大部分收入來源。然而,這兩者都屬于“銅板層面”(auf der Kupferplatte)的應(yīng)用案例,因為無論是調(diào)頻服務(wù)還是電力交易所交易都不具有區(qū)域性成分,無法考慮電網(wǎng)的當(dāng)?shù)貭顩r。然而,根據(jù)當(dāng)前的電網(wǎng)狀況和位置,這些運(yùn)行模式可能對電網(wǎng)產(chǎn)生不同的影響。與此相對,存在一些明確基于當(dāng)前電網(wǎng)狀況的運(yùn)行模式。為區(qū)分對電網(wǎng)的影響,下文將界定“電網(wǎng)負(fù)荷型”(netzbelastend)、“電網(wǎng)中性型”(netzneutral)和“電網(wǎng)支持型”(netzdienlich)等概念(見圖3)[16]。

重要的是,這些定義并不與電網(wǎng)運(yùn)營商的具體工具綁定,而是可以通過不同的方法實現(xiàn)電網(wǎng)中性和電網(wǎng)支持型。這些定義本身并非對儲能系統(tǒng)的普遍要求。因此,工具的設(shè)計或使用也不應(yīng)一概而論,而應(yīng)始終以當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)狀況(即局部和臨時的網(wǎng)絡(luò)限制)為導(dǎo)向。

電網(wǎng)負(fù)荷型(Netzbelastend)

如果儲能系統(tǒng)的運(yùn)行模式不基于實際的電網(wǎng)負(fù)載情況,則必須假設(shè)該儲能系統(tǒng)在某些情況下會占用額外的電網(wǎng)容量。因此,連接此類儲能系統(tǒng)通常會導(dǎo)致公共電網(wǎng)擴(kuò)建的成本(投資性標(biāo)準(zhǔn)),為此需支付建設(shè)成本分?jǐn)傎M(fèi)(BKZ)。同樣,電網(wǎng)負(fù)荷型儲能系統(tǒng)的運(yùn)行方式可能導(dǎo)致(額外的)電網(wǎng)運(yùn)營商干預(yù),例如依據(jù)再調(diào)度(Redispatch)或《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第14a條(操作性標(biāo)準(zhǔn))。一個例子就是在周邊可再生能源(EE)發(fā)電設(shè)施被限電的同時,從儲能系統(tǒng)向電網(wǎng)注入電力。


圖 3:面向電網(wǎng)運(yùn)行模式的界定

電網(wǎng)負(fù)荷型 (netzbelastend)

額外占用電網(wǎng)容量

不考慮當(dāng)前電網(wǎng)狀況

導(dǎo)致額外電網(wǎng)成本

電網(wǎng)中性型 (netzneutral)

不額外占用電網(wǎng)容量

考慮電網(wǎng)狀況以避免阻塞

不導(dǎo)致額外電網(wǎng)成本

電網(wǎng)支持型 (netzdienlich)

通過運(yùn)行方式優(yōu)化利用電網(wǎng)容量

考慮電網(wǎng)狀況以減少網(wǎng)絡(luò)阻塞

通過靈活性應(yīng)用降低電網(wǎng)成本

電網(wǎng)容量

無儲能時的電網(wǎng)負(fù)載

儲能運(yùn)行

最終電網(wǎng)負(fù)載

===== 第 9 頁 =====

電網(wǎng)中性型(Netzneutral)

電網(wǎng)中性型儲能系統(tǒng)在其運(yùn)行模式中考慮了當(dāng)前的電網(wǎng)狀況,因此不會占用額外的電網(wǎng)容量。相應(yīng)地,在該地點建立連接也不會導(dǎo)致公共電網(wǎng)擴(kuò)建的成本。

電網(wǎng)支持型(Netzdienlich)

電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng)更進(jìn)一步。它通過在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵情況下采取減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)的行為(例如有針對性地注入或吸收電力),實現(xiàn)電網(wǎng)容量的優(yōu)化利用。通過其依賴上下文的運(yùn)行方式(例如通過有針對性的注入或負(fù)荷吸收),它降低了諸如疊加網(wǎng)絡(luò)上的功率峰值和再調(diào)度干預(yù)等成本因素。

成本影響與激勵

圖3中引用的三個定義核心目標(biāo)在于電網(wǎng)影響或?qū)﹄娋W(wǎng)成本的影響。在此,關(guān)鍵是將沒有相關(guān)設(shè)備的當(dāng)前比較配置始終作為參考系統(tǒng)。這使得可以單獨(dú)考察單個設(shè)備的電網(wǎng)影響。

由于調(diào)整后的運(yùn)行方式可能對電網(wǎng)擴(kuò)建成本產(chǎn)生影響,因此應(yīng)在儲能系統(tǒng)并網(wǎng)時即考慮工具的使用(見第3.3章)。這也為項目開發(fā)商創(chuàng)造了投資確定性。電網(wǎng)中性或電網(wǎng)支持型運(yùn)行模式的激勵或信號也可以在并網(wǎng)程序框架內(nèi)設(shè)定。例如,如果電網(wǎng)中性型儲能系統(tǒng)不導(dǎo)致公共電網(wǎng)擴(kuò)建的成本,這可以在BKZ征收中得到考慮。此外,為促使電網(wǎng)支持型運(yùn)行方式,應(yīng)創(chuàng)建額外的激勵措施,以充分反映儲能系統(tǒng)帶來的降成本效應(yīng)。

3.3 各種運(yùn)行模式的兼容性

市場支持型的運(yùn)行模式不一定會增加電網(wǎng)負(fù)載。相反,在電力交易所交易的儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)影響總是依賴于時間和地點。如今在德國,現(xiàn)貨市場的電價很大程度上受到光伏(PV)發(fā)電的影響。當(dāng)光伏發(fā)電量高時,交易所電價通常下降,反之亦然[10]。

系統(tǒng)支持型...

是指為輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)提供系統(tǒng)服務(wù),從而支持能源系統(tǒng)安全運(yùn)行的儲能系統(tǒng)。

市場支持型...

是指在電力交易所進(jìn)行優(yōu)化,從而為平衡發(fā)電和用電做出貢獻(xiàn)的儲能系統(tǒng)。

市場支持型運(yùn)行與本地電網(wǎng)負(fù)載的相關(guān)性

電網(wǎng)支持型...

是指通過其運(yùn)行有助于優(yōu)化電網(wǎng)負(fù)載并降低電網(wǎng)成本的儲能系統(tǒng)。

在參與系統(tǒng)服務(wù)交易和電力交易所交易之外,還考慮當(dāng)前電網(wǎng)狀況以減少網(wǎng)絡(luò)阻塞的儲能系統(tǒng)。


圖 4:不同儲能運(yùn)行模式的兼容性。

注:廣義上的系統(tǒng)支持型包含所有三個領(lǐng)域。

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因此,位于光伏主導(dǎo)地點的市場支持型儲能系統(tǒng),僅通過遵循交易所電價即可吸收電網(wǎng)中過剩的光伏電力,從而減輕本地電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

風(fēng)電主導(dǎo)地點 →

市場支持型運(yùn)行

在阻塞情況下是

電網(wǎng)負(fù)荷型

光伏主導(dǎo)地點 →

市場支持型運(yùn)行

在阻塞情況下是

電網(wǎng)支持型


圖 5:市場支持型儲能在不同電網(wǎng)節(jié)點的有效性(當(dāng)前視角)。

如果同一個儲能系統(tǒng)如圖5所示位于例如擁有大量風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的區(qū)域,這種減輕負(fù)擔(dān)的效果則較少出現(xiàn)。純粹市場支持型的儲能系統(tǒng)更傾向于遵循光伏主導(dǎo)的交易所電價,而不是吸收本地過剩電力。

對于提供調(diào)頻服務(wù)的儲能系統(tǒng),不存在基本的關(guān)聯(lián)性能夠證明在特定地點具有固有的減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)的效果。相反,這些儲能系統(tǒng)的功率曲線遵循非常短期的電網(wǎng)頻率波動,導(dǎo)致在用電和發(fā)電方向上出現(xiàn)“抖動”(Zappeln),盡管通常遠(yuǎn)低于滿功率。然而,如圖4所示,提供再調(diào)度(Redispatch)服務(wù)的系統(tǒng)支持型儲能系統(tǒng)同時也將是電網(wǎng)支持型的。

3.4 實現(xiàn)預(yù)期電網(wǎng)影響的工具

如果儲能系統(tǒng)在特定地點的默認(rèn)市場支持型和系統(tǒng)支持型運(yùn)行模式與電網(wǎng)負(fù)載不兼容,則存在多種工具來實現(xiàn)儲能運(yùn)行中相應(yīng)的面向電網(wǎng)特性。

通過時變或動態(tài)電網(wǎng)使用費(fèi)進(jìn)行貨幣激勵: 當(dāng)本地存在可再生能源(EE)過剩時,低、零甚至負(fù)的電網(wǎng)使用費(fèi)會刺激額外的電力消耗。當(dāng)電網(wǎng)因負(fù)荷原因已高度飽和時,高昂的電網(wǎng)使用費(fèi)會使購電缺乏吸引力。由于在德國電網(wǎng)使用費(fèi)僅由用電方承擔(dān),因此目前它們對發(fā)電方向沒有影響。此外,根據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第118條第6款,并網(wǎng)型電池儲能系統(tǒng)目前免于繳納電網(wǎng)使用費(fèi)。因此,為實施此工具,應(yīng)首先尋求對電網(wǎng)使用費(fèi)體系進(jìn)行根本性改革。

為儲能系統(tǒng)界定“靈活性空間”的運(yùn)行邊界(Leitplanken): 這些運(yùn)行邊界能夠根據(jù)本地電網(wǎng)狀況限制注入和吸收電力,以避免電網(wǎng)過載。對于運(yùn)行邊界的實際實施,可以考慮不同的模式(例如儲能運(yùn)營商通過合同承諾遵守運(yùn)行邊界)。對于電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng),這些運(yùn)行邊界還可包含臨時的吸收或注入禁令,具體取決于該地點是負(fù)荷主導(dǎo)型還是發(fā)電主導(dǎo)型。在后者情況下,儲能系統(tǒng)將被禁止在中午光伏發(fā)電高峰時段額外向電網(wǎng)注入能量。

電網(wǎng)運(yùn)營商進(jìn)行有針對性的控制干預(yù): 電網(wǎng)運(yùn)營商可以不通過預(yù)先溝通的運(yùn)行邊界,而是臨時進(jìn)行有針對性的控制干預(yù),例如在再調(diào)度(Redispatch)措施框架內(nèi)接入儲能系統(tǒng)。由于電網(wǎng)運(yùn)營商根據(jù)使用成本來協(xié)調(diào)這些措施,因此這些干預(yù)滿足電網(wǎng)支持型標(biāo)準(zhǔn)(通過避免使用更昂貴的靈活性選項)。理論上,根據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第13k條的“利用而非棄用”(Nutzen statt Abregeln)工具就是一個例子,但目前嚴(yán)格的額外性標(biāo)準(zhǔn)(Zus?tzlichkeitskriterien)阻礙了儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性參與。

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4 實踐中的初步解決方案

在實踐中,電網(wǎng)運(yùn)營商和項目開發(fā)商之間已經(jīng)在測試初步的解決方案,以應(yīng)對當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)。以下章節(jié)介紹了四種實踐中的解決方案,并對它們進(jìn)行了分類和比較。

4.1 實踐中的解決方案

特別是大量的并網(wǎng)申請和有限的并網(wǎng)容量(見第2章)屬于緊迫挑戰(zhàn)。因此,一些電網(wǎng)運(yùn)營商和項目開發(fā)商已經(jīng)在試點項目中測試解決方案。迄今為止,這些例子在行業(yè)內(nèi)和決策者中鮮為人知。此外,在項目公開描述中,第3章中的術(shù)語經(jīng)常被不同地使用。例如,項目被稱為“電網(wǎng)支持型”,但并未規(guī)劃電池儲能系統(tǒng)通過主動貢獻(xiàn)來降低電網(wǎng)成本(例如減少阻塞管理成本)。這加大了對不同方法進(jìn)行比較的難度。

為提供對實踐的深入了解,將以簡介形式介紹四種不同的解決方案。為此,我們采訪了相應(yīng)的電網(wǎng)運(yùn)營商Allg?uNetz、LEW Verteilnetz、Bayernwerk Netz和WEMAG Netz,以及作為項目開發(fā)商和運(yùn)營商的green flexibility。簡介中包含我們對該解決方案的分類。此外,第4.2章將對各種方法進(jìn)行比較和歸類。表1提供了所考察案例的概覽。

除考察的四種解決方案外,實踐中還有其他例子。例如,與電網(wǎng)運(yùn)營商Schleswig-Holstein Netz或50Hertz與項目開發(fā)商和運(yùn)營商ECO STOR合作的試點項目。這些項目的重點在于自我承諾的電網(wǎng)中性運(yùn)行方式。另一個例子是Ampiron與Lechwerken共同規(guī)劃的“分散式電網(wǎng)助推器”(dezentrale Netzbooster)。該項目的設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營招標(biāo)基于《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第11a條[17]。

表 1:實踐中考察的解決方案概覽。


實踐中的初步解決方案

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伊門施塔特電池儲能項目 (BESI)

描述

在該試點項目中,green flexibility 的一個電池儲能系統(tǒng)直接連接到電網(wǎng)運(yùn)營商 Allg?uNetz 的變電站。當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)在夏季是發(fā)電主導(dǎo)型,但對于該連接點,冬季的負(fù)荷峰值尤為重要。因此約定,在全年10%的15分鐘時段內(nèi),可以要求降低儲能系統(tǒng)的用電功率。旨在防止儲能系統(tǒng)用電加劇當(dāng)?shù)氐呢?fù)荷峰值。

Allg?uNetz

green flexibility

功率

15.2 兆瓦 (MW)

容量

32 兆瓦時 (MWh)

電壓等級

4 (高壓/中壓變電)

狀態(tài)

預(yù)計投運(yùn) (IBN) 2025年第三季度 (Q3)

地點

阿爾高地區(qū)的伊門施塔特 (Immenstadt im Allg?u)

圖示說明 - 對電池儲能系統(tǒng)運(yùn)行的影響

注入 | 吸收 (MW)

1 | 5

0 | 5

00:00 | 05:00

17:30 | 21:00

交易市場:

現(xiàn)貨市場 (Spotmarkt)

一次調(diào)頻 (PRL)

運(yùn)行邊界 (Leitplanke)

示例:由于運(yùn)行邊界限制,在17:30-21:00時段內(nèi),吸收功率的交易最大只能到5兆瓦。

雙邊協(xié)議

(作為并網(wǎng)合同的補(bǔ)充)

工具

全年最多10%的15分鐘時段內(nèi)實施動態(tài)運(yùn)行邊界

激勵

建設(shè)成本分?jǐn)傎M(fèi) (BKZ) 減免 & 加快并網(wǎng)

實施

運(yùn)行邊界的標(biāo)準(zhǔn)在合同中概述

用電功率限制(幅度和持續(xù)時間)的溝通在 d-2 日 23:59 前完成

溝通通過安全的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行,必要時通過遠(yuǎn)程控制

功率降低在交易中被考慮,并由儲能運(yùn)營商通過合同確保執(zhí)行

分類

干預(yù)措施的短期設(shè)定創(chuàng)造了按需、情境化干預(yù)儲能運(yùn)行的可能性。

通過在一次調(diào)頻(PRL)和日前(Day-Ahead)拍賣結(jié)束前溝通運(yùn)行邊界、設(shè)定最大小時數(shù)以及確定特定的干預(yù)情境特征,為(雙方)提供了一定的規(guī)劃確定性。

運(yùn)行邊界的具體設(shè)計應(yīng)基于本地電網(wǎng)狀況。

儲能系統(tǒng)未被主動用于電網(wǎng)支持型運(yùn)行以減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

隨著儲能系統(tǒng)數(shù)量增加,通過運(yùn)行邊界實現(xiàn)電網(wǎng)中性變得日益復(fù)雜,因此關(guān)于該方法在電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)可擴(kuò)展性的問題仍然存在。

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帶電網(wǎng)中性電池儲能的“發(fā)電插座”(Einspeisesteckdose)

描述

作為“發(fā)電插座”(Einspeisesteckdose)試點項目的一部分,green flexibility 的一個電池儲能系統(tǒng)與另外兩個電池儲能系統(tǒng)以及風(fēng)能和光伏(PV)發(fā)電設(shè)施一起,接入 LEW Verteilnetz 新建的一個變壓器。這些設(shè)施的總接入功率超過了變壓器的容量。為此,電池儲能系統(tǒng)的注入功率在一年中最長1000小時內(nèi),當(dāng)出現(xiàn)發(fā)電峰值時可被限制。

LEW Verteilnetz 等 (u.a.) green flexibility

功率

38.3 兆瓦 (MW)

容量

82.5 兆瓦時 (MWh)

電壓等級

4 (高壓A/中壓變電 HSA/MS)

狀態(tài)

預(yù)計投運(yùn) (IBN) 2026年初

地點

金茨堡的巴爾斯豪森 (Balzhausen in Günzburg)

圖示說明 - 對電池儲能系統(tǒng)運(yùn)行的影響

06:00

12:00

18:00

交易市場:

現(xiàn)貨市場 (Spotmarkt)

一次調(diào)頻 (PRL)

運(yùn)行邊界 (Leitplanke)

示例:由于運(yùn)行邊界限制,在10:00-13:00時段內(nèi),注入功率的交易最大只能到 -20 兆瓦(即吸收20兆瓦)。

招標(biāo) & 雙邊協(xié)議

可用的并網(wǎng)容量通過招標(biāo)確定,并在并網(wǎng)合同中約定了限制條款。

工具

一年內(nèi)最多1000小時實施動態(tài)運(yùn)行邊界

激勵

加快并網(wǎng)流程

實施

運(yùn)行邊界的標(biāo)準(zhǔn)在招標(biāo)中透明公開 & 隨后寫入合同;運(yùn)行邊界的設(shè)定基于變壓器及上游電網(wǎng)的負(fù)載情況。

注入功率限制(幅度和持續(xù)時間)的溝通在 d-2 日 16:00 前完成 & 通過 Connect+ 平臺進(jìn)行。

功率降低在交易中被考慮 & 由儲能運(yùn)營商通過合同確保執(zhí)行。

分類

由于運(yùn)行邊界實施方式相似,關(guān)于Allg?uNetz “BESI”試點項目的要點在此也適用。然而,此案例提出了一個問題:以何種標(biāo)準(zhǔn)可以證明降低建設(shè)成本分?jǐn)傎M(fèi)(BKZ) 作為對價是合理的。

對該概念中其他非儲能特定要素(“發(fā)電插座”)的分類:

并網(wǎng)容量招標(biāo)可以創(chuàng)造透明度(包括預(yù)期的要求和回報),并有針對性地引導(dǎo)申請。尤其是在首次設(shè)立時,這也意味著較高的組織成本。

該概念適用于僅用于連接可再生能源發(fā)電設(shè)施和電力儲能系統(tǒng)的變電站。在此情況下,可以放棄 n-1 安全保障標(biāo)準(zhǔn)。

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電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng) (Netzd. ES)

描述

Bayernwerk Netz 依據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第11a條在武茨爾多夫(Wutzldorf)招標(biāo)一個電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng)。這意味著儲能系統(tǒng)必須根據(jù)電網(wǎng)狀況遵守Bayernwerk規(guī)定的特定運(yùn)行方式。招標(biāo)的儲能系統(tǒng)替代了一條中壓線路的升級。招標(biāo)于2025年3月結(jié)束,目前正在評估投標(biāo)。投標(biāo)針對的是遵守運(yùn)行邊界的年度服務(wù)費(fèi)。

Bayernwerk Netz

待定 (tbd)

功率 (Leistung)

5 兆瓦 (MW)

容量 (Kapazit?t)

20 兆瓦時 (MWh)

電壓等級 (Netzebene)

5 (中壓 Mittelspannung)

狀態(tài) (Status)

授標(biāo)階段 (Vergabephase)

地點 (Standort)

武茨爾多夫 (Wutzldorf)

圖示說明 - 對電池儲能系統(tǒng)運(yùn)行的影響

注入 | 吸收 (MW)

招標(biāo) & 雙邊協(xié)議

框架條件通過招標(biāo)確定,并在服務(wù)合同和并網(wǎng)合同中約定了規(guī)則。

工具 (Werkzeug)

按季節(jié)和年份劃分的運(yùn)行區(qū)間 (Betriebsbereiche)

激勵 (Anreiz)

BKZ減免;服務(wù)費(fèi) (Dienstleistungsentgelt)

實施 (Umsetzung)

服務(wù)費(fèi)不得超過替代性再調(diào)度(Redispatch)和電網(wǎng)擴(kuò)建的成本。

運(yùn)行區(qū)間的標(biāo)準(zhǔn)在招標(biāo)中透明公開 & 將在為期10年的服務(wù)合同中確定。

運(yùn)行區(qū)間的設(shè)定每年根據(jù)工作日和季節(jié)進(jìn)行區(qū)分。

儲能運(yùn)營商有合同義務(wù)遵守運(yùn)行邊界。

分類 (Einordnung)

該試點項目是德國配電網(wǎng)運(yùn)營商(DSO)依據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第11a條進(jìn)行的首次招標(biāo)。*

對電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng)的要求超出了對電網(wǎng)中性型儲能系統(tǒng)的要求,因此除BKZ減免外,還支付了個性化的服務(wù)費(fèi)。

將服務(wù)費(fèi)限制在替代性工具的成本水平是合理的,但除此之外,關(guān)于可擴(kuò)展性以及針對不同電網(wǎng)區(qū)域和運(yùn)行區(qū)間的計算規(guī)則的適應(yīng)性仍存在問題。

運(yùn)行邊界目前仍為靜態(tài)定義,必要時可每年調(diào)整。為能考慮預(yù)測的、地點特定的電網(wǎng)需求,技術(shù)和監(jiān)管框架條件需要協(xié)調(diào)一致。

*Amprion 目前也以輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)身份依據(jù)第11a條進(jìn)行招標(biāo)。

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“電網(wǎng)儲能”(Netzspeicher)試點項目

描述

為加速在已高度飽和的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中建設(shè)儲能容量,WEMAG Netz 正在測試一種考慮電網(wǎng)限制的電池儲能系統(tǒng)運(yùn)行方式。為此,臨時設(shè)定一個“靈活性空間”(Flexibilit?tsraum)。例如,該空間旨在優(yōu)先考慮電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的可再生能源(EE)發(fā)電。試點階段結(jié)束后,將評估這種設(shè)備運(yùn)行方式是否也適用于其他儲能設(shè)施。

圖示說明 - 對電池儲能系統(tǒng)運(yùn)行的影響

(注:原文此處的數(shù)據(jù)列表格式混亂且數(shù)值無實際意義,僅為示意。翻譯保留其結(jié)構(gòu),但理解其意圖是展示運(yùn)行邊界限制下的功率變化曲線。)

注入 | 吸收 (MW)

1 | 3

2 | 1

3 | 0

4 | 5

5 | 6

7 | 12

8 | 18

9 | 14

10 | 16

11 | 20

12 | 24

... (后續(xù)數(shù)值省略,示意曲線變化)

23 | 36

34 | 44

45 | 46

... (后續(xù)數(shù)值省略)

(此部分原文數(shù)據(jù)排列混亂,無法構(gòu)成有意義的功率曲線,僅作格式保留翻譯)

===== 第 16 頁 =====

4.2 當(dāng)前監(jiān)管框架下的設(shè)計空間與局限

通過并網(wǎng)合同的補(bǔ)充協(xié)議,可以約定個性化的解決方案??疾斓乃膫€例子表明,現(xiàn)有的監(jiān)管設(shè)計空間在并網(wǎng)流程的雙邊協(xié)議框架內(nèi)被利用,以確保儲能系統(tǒng)某種程度的運(yùn)行方式。電網(wǎng)運(yùn)營商主要希望借此更有效地利用有限的并網(wǎng)容量。雖然部分電網(wǎng)運(yùn)營商明確將這些項目視為試點和過渡方案,但其他運(yùn)營商則將這些解決方案視為連接大型電池儲能系統(tǒng)的一種標(biāo)準(zhǔn)。

在四個實踐案例中,以不同方式為電池儲能系統(tǒng)設(shè)定了固定的運(yùn)行邊界(見表1)。第3.4章表明,實現(xiàn)電網(wǎng)中性型也存在其他可行的實施方式。然而,這些方案在細(xì)節(jié)上在回報方式、時間分辨率以及限制嚴(yán)格程度方面存在差異。個性化設(shè)計基本可以由本地電網(wǎng)狀況證明其合理性,但從透明度和無歧視性角度出發(fā),統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)將是值得歡迎的。

對于儲能項目開發(fā)商/運(yùn)營商和電網(wǎng)運(yùn)營商而言,工具必須提供足夠的靈活性,同時也要保證規(guī)劃確定性。電網(wǎng)運(yùn)營商需要儲能系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)中性或電網(wǎng)支持型運(yùn)行的一定保障,以便在建立連接和電網(wǎng)規(guī)劃中予以考慮。然而,根據(jù)電網(wǎng)拓?fù)浜蛿?shù)字化程度的不同,電網(wǎng)運(yùn)營商通常難以預(yù)測阻塞的數(shù)量和程度。另一方面,項目開發(fā)商和儲能運(yùn)營商也需要對“干預(yù)”(Eingriffe)的范圍(時間和幅度)或?qū)ζ漤椖咳谫Y的規(guī)定有一定的規(guī)劃確定性。

在所介紹的四個實踐案例中,這些利益以不同的方式體現(xiàn)。Allg?uNetz 和 LEW Verteilnetz 的方案在 PRL 和 Day-Ahead 拍賣結(jié)束前溝通運(yùn)行邊界。這種提前量非常重要,以便儲能運(yùn)營商在交易中考慮這些邊界。通過設(shè)定最大小時數(shù)以及確定特定的干預(yù)情境特征,為項目規(guī)劃和融資創(chuàng)造了一定的規(guī)劃確定性。Bayernwerk 每年按季節(jié)設(shè)定的運(yùn)行邊界雖然可規(guī)劃性好,但對儲能運(yùn)行設(shè)定了相對僵化的限制。相比之下,WEMAG 試點項目中非常短期的信號可能讓項目開發(fā)商和運(yùn)營商難以估算。

從系統(tǒng)角度看,重要的是運(yùn)行邊界不能過度削減市場支持型和系統(tǒng)支持型的附加值。示例中運(yùn)行邊界的設(shè)計,根據(jù)對“電網(wǎng)中性”定義的理解、本地電網(wǎng)狀況以及各電網(wǎng)運(yùn)營商不同的風(fēng)險評估,其限制嚴(yán)格程度各不相同。原則上,項目開發(fā)商可以自由權(quán)衡經(jīng)濟(jì)性后決定是否與電網(wǎng)運(yùn)營商簽訂此類合同。即使不簽訂,也不會被拒絕并網(wǎng)。然而,如果因此需要采取電網(wǎng)擴(kuò)建措施,考慮到2029年到期的電網(wǎng)使用費(fèi)豁免,對于項目開發(fā)商來說,這通常等同于事實上的拒絕。由于時間壓力和圍繞有限電網(wǎng)容量的激烈競爭,談判地位可能不平等。從系統(tǒng)角度看,這一點很重要,因為過于嚴(yán)格的規(guī)定可能會過度削弱電池儲能在市場上創(chuàng)造的價值。在僵化(時間分辨率低)的運(yùn)行邊界下,過度限制市場和系統(tǒng)支持型附加值的風(fēng)險總是更高。

對于電網(wǎng)支持型解決方案,當(dāng)前的監(jiān)管框架仍有限制,或缺乏應(yīng)用指南。為預(yù)防性地避免電網(wǎng)阻塞,需要額外的對價或激勵措施來促使電池儲能系統(tǒng)調(diào)整行為。對于此類方案,電網(wǎng)運(yùn)營商需要確保所產(chǎn)生的成本(例如補(bǔ)償費(fèi)用)如何被計入。目前《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第11a條的應(yīng)用僅限于個案??傮w上,對于如何或在哪些情況下適用第11a條 EnWG 仍存在不確定性。

此外,監(jiān)管框架中還有其他切入點(例如《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第13k條、第14c條,或未來可能通過電網(wǎng)使用費(fèi)傳遞本地信號),這些目前尚未得到進(jìn)一步設(shè)計。為實現(xiàn)儲能系統(tǒng)合理且全面的集成,需要明確使用這些工具的可能性,并在應(yīng)用方面實現(xiàn)一定程度的統(tǒng)一化。這些規(guī)定的設(shè)計不僅與大型電池儲能系統(tǒng)相關(guān),也適用于電動汽車、電解槽等新型設(shè)備。

實踐中的初步解決方案

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5 核心觀點與展望

核心觀點

電網(wǎng)影響——尤其是電網(wǎng)負(fù)荷——并非大型電池儲能系統(tǒng)獨(dú)有的現(xiàn)象。 對于連接到德國電網(wǎng)的大部分設(shè)備而言,無限制地占用電網(wǎng)容量是常態(tài)或目標(biāo)圖景。在此目標(biāo)圖景下,設(shè)備運(yùn)營商在投資決策和運(yùn)行中不需要也沒有關(guān)于有限電網(wǎng)容量的信息。隨著能源轉(zhuǎn)型的推進(jìn),由于電網(wǎng)擴(kuò)建延遲且成本高昂,這一目標(biāo)圖景正面臨極限。其中一系列挑戰(zhàn)可以通過電力市場設(shè)計的根本性調(diào)整,在更廣泛的范圍內(nèi)(即也包括可再生能源發(fā)電設(shè)施、可控用電設(shè)施、電解槽的電網(wǎng)集成)得到解決。

為防止大型電池儲能系統(tǒng)的迅猛發(fā)展受阻,需要制定具體、可行且適度的解決方案。 由于根本性的市場設(shè)計改革需要時間,它們無法應(yīng)對當(dāng)前直至2029年的迅猛發(fā)展所面臨的緊迫挑戰(zhàn)。因此,首先需要可行且有針對性工具作為過渡方案,以陪伴首個迅猛發(fā)展階段。因為電池儲能系統(tǒng)通過其系統(tǒng)和市場支持型的運(yùn)行方式為能源轉(zhuǎn)型做出了重要貢獻(xiàn)。然而,對于這些工具,必須考慮到任何面向電網(wǎng)的干預(yù)都會影響儲能系統(tǒng)用于市場和系統(tǒng)支持型應(yīng)用場景的靈活性。在成本效益最優(yōu)的目標(biāo)圖景中,需要權(quán)衡靈活性在何處能提供最大的附加值。這也適用于系統(tǒng)和市場支持型應(yīng)用應(yīng)在多大程度上服從電網(wǎng)側(cè)的限制以避免電網(wǎng)擴(kuò)建的問題。

對電網(wǎng)中性和電網(wǎng)支持型行為建立統(tǒng)一的理解對于討論合適的解決方案是必要的。 根據(jù)我們在第3.2章的定義,電網(wǎng)中性型設(shè)備不占用額外的電網(wǎng)容量,因此也不會產(chǎn)生額外的電網(wǎng)成本。電網(wǎng)支持型設(shè)備更進(jìn)一步,通過其運(yùn)行方式減輕電網(wǎng)負(fù)擔(dān)。重要的是,這些定義并不與電網(wǎng)運(yùn)營商的具體工具綁定,而是可以通過不同的方法實現(xiàn)電網(wǎng)中性和電網(wǎng)支持型。這些定義并非對儲能系統(tǒng)的普遍要求。就上述術(shù)語達(dá)成一致有助于確定合適的激勵措施。例如,對于電網(wǎng)中性型電池儲能系統(tǒng),可以論證其享有優(yōu)先并網(wǎng)權(quán)或降低的BKZ。對于電網(wǎng)支持型儲能系統(tǒng),應(yīng)通過激勵措施充分體現(xiàn)其實現(xiàn)的電網(wǎng)成本節(jié)約。

為應(yīng)對當(dāng)前挑戰(zhàn),工具必須在儲能系統(tǒng)并網(wǎng)時即發(fā)揮作用。 大量的并網(wǎng)申請導(dǎo)致流程延遲,并且在許多地方加劇了本已緊張的并網(wǎng)容量。然而,大型電池儲能系統(tǒng)加劇電網(wǎng)阻塞尚非緊迫挑戰(zhàn)。盡管如此,儲能系統(tǒng)的運(yùn)行方式在建立連接時對于電網(wǎng)兼容性審查就很重要。因此,能夠影響電池儲能系統(tǒng)運(yùn)行方式從而利用有限容量的工具(無論是貨幣激勵、運(yùn)行邊界還是控制干預(yù))也必須在并網(wǎng)時予以考慮。相反,標(biāo)準(zhǔn)化流程以及關(guān)于尚有空閑電網(wǎng)容量地點的信息也有助于處理大量申請。

合同約定的運(yùn)行邊界在實踐中被證明是解決連接容量已受限區(qū)域問題的務(wù)實方案。 原則上,調(diào)整后的運(yùn)行方式可以通過貨幣激勵或電網(wǎng)運(yùn)營商在阻塞管理措施(如依據(jù)《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第14a條)框架內(nèi)進(jìn)行干預(yù),在連接容量規(guī)劃中予以考慮。然而,這兩者都缺乏監(jiān)管框架。在實踐中通過合同在并網(wǎng)時約定的運(yùn)行邊界,對于當(dāng)前已存在有限連接容量的區(qū)域來說是一個務(wù)實的解決方案。然而,關(guān)于這些方法的可擴(kuò)展性問題仍然存在。此外,在實踐案例中,“干預(yù)”或規(guī)定的規(guī)劃確定性與靈活性之間的相互作用設(shè)計各不相同。雖然需要

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設(shè)計的自由度以考慮當(dāng)?shù)貤l件,但不僅出于透明度考慮,就此類運(yùn)行邊界標(biāo)準(zhǔn)達(dá)成統(tǒng)一理解是可取的。因為從系統(tǒng)角度看,僵化的運(yùn)行邊界也不能過度削減市場和系統(tǒng)支持型的附加值。此外,限制的幅度不應(yīng)作為申請優(yōu)先排序的工具。

電網(wǎng)支持型儲能在未來的角色

必須為大型電池儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)支持型應(yīng)用創(chuàng)造流程/監(jiān)管前提條件。 電網(wǎng)和儲能運(yùn)營商都清楚大型電池儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)支持型應(yīng)用方面的巨大潛力。與貼近家庭的靈活性資源(如充電點或熱泵)相比,這些設(shè)備在流程上更容易集成到阻塞管理中,而且其主要應(yīng)用目的本就屬于能源領(lǐng)域而非交通或供熱領(lǐng)域。因此,問題在于在成本效益最優(yōu)的目標(biāo)圖景中,如何才能真正利用大型電池儲能系統(tǒng)進(jìn)行電網(wǎng)支持型應(yīng)用,以降低例如德國2023年高達(dá)31億歐元的阻塞管理成本[18]。

為此,有必要創(chuàng)造相應(yīng)的流程/監(jiān)管前提條件:

迄今為止,電網(wǎng)支持型儲能的招標(biāo)主要基于個體協(xié)議。未來這些協(xié)議仍應(yīng)可行,但為了實現(xiàn)全面、快速的推廣,需要一個普遍適用的《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第11a條應(yīng)用指南。

除了長期招標(biāo)外,更短期的阻塞管理機(jī)制將為儲能運(yùn)營商提供額外的自由度,從而開發(fā)新的潛力。然而,《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第13k條“利用而非棄用”(Nutzen statt Abregeln)的嚴(yán)格額外性標(biāo)準(zhǔn)(Zus?tzlichkeitskriterien)使得儲能系統(tǒng)參與在經(jīng)濟(jì)上目前缺乏吸引力,因為作為交換,幾乎必須完全放棄參與交易所交易。這一點顯而易見,截至2025年3月,尚未分配任何棄用電量[19]。

雖然電池儲能系統(tǒng)正式納入再調(diào)度 2.0(Redispatch 2.0)體系,但當(dāng)前基于成本的補(bǔ)償費(fèi)率似乎不適合反映儲能運(yùn)營商的真實成本。因此,盡管電池儲能系統(tǒng)具有替代更昂貴的化石燃料機(jī)組從而降低電網(wǎng)成本的潛力,但目前在再調(diào)度中卻很少使用。為此需要改革補(bǔ)償費(fèi)率——甚至可能需要基于市場的方法——以匹配電池儲能系統(tǒng)的實際使用成本。

《能源經(jīng)濟(jì)法》(EnWG)第14c條為將儲能系統(tǒng)主動納入基于市場的阻塞管理提供了類似的可能性,該條款作為《電力平衡法規(guī)》(EBM-RL)第32條和《電力平衡條例》(EBM-VO)第13條在德國國內(nèi)法的轉(zhuǎn)化,目前在沒有聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局(BNetzA)具體規(guī)定的情況下,僅是一個空殼。盡管在《歐洲需求響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)范》(Network Code Demand Response)框架內(nèi)有進(jìn)一步的具體化,但進(jìn)一步的細(xì)則尚不可預(yù)見。

當(dāng)目前適用于儲能的電網(wǎng)使用費(fèi)豁免政策于2029年到期時,聯(lián)邦網(wǎng)絡(luò)管理局(BNetzA)應(yīng)修訂基本征收程序,以實現(xiàn)更好的成本反映性,同時避免儲能迅猛發(fā)展陷入停滯。通過相應(yīng)的——例如動態(tài)的——費(fèi)率模型,可以根據(jù)設(shè)計充分體現(xiàn)面向電網(wǎng)的運(yùn)行方式。

對于電網(wǎng)支持型應(yīng)用,在目標(biāo)圖景中應(yīng)優(yōu)先選擇根本性的市場設(shè)計調(diào)整而非特殊解決方案。 現(xiàn)行監(jiān)管框架已為未來的電網(wǎng)支持型應(yīng)用提供了一些切入點。然而,仍需對不同的工具進(jìn)行設(shè)計,使其能夠用于電網(wǎng)支持型儲能。上述工具部分互補(bǔ),部分相互競爭。但這也會導(dǎo)致關(guān)于目標(biāo)圖景的一定程度的不確定性,從而可能延遲項目。雖然目前需要有針對性的、務(wù)實的(過渡性)解決方案來支持和引導(dǎo)迅猛發(fā)展,但在目標(biāo)圖景中,應(yīng)優(yōu)先選擇根本性的市場設(shè)計調(diào)整,而非針對單一技術(shù)的特殊解決方案。因為統(tǒng)一的市場設(shè)計允許更簡單的工具協(xié)調(diào)和參與者協(xié)調(diào),減少不良的相互作用。與特殊解決方案拼湊而成的“補(bǔ)丁地毯”相比,它在無歧視性和透明度方面具有優(yōu)勢,從而使電網(wǎng)支持型應(yīng)用能夠在市場經(jīng)濟(jì)中規(guī)模化。

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