中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：隨著越來(lái)越多的可再生能源應(yīng)用到孤島（或孤立）電網(wǎng)，電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商往往難以維持系統(tǒng)穩(wěn)定性。愛爾蘭、波多黎各、澳大利亞等地的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商常常依靠煤電或燃?xì)獍l(fā)電廠的慣性響應(yīng)來(lái)平衡供需之間的突然不匹配。然而，北愛爾蘭貝爾法斯特皇后大學(xué)（QUB）最近的研究發(fā)現(xiàn)，基于蓄電池的儲(chǔ)能可以更有效地提供系統(tǒng)可靠性的慣性響應(yīng)，其成本更低，碳排放大大減少，而產(chǎn)生的熱量要大得多。
QUB的研究發(fā)現(xiàn)，只有360兆瓦（MW）的基于電池的儲(chǔ)能部署可以為愛爾蘭的全島電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電力，通常3000MW的傳統(tǒng)熱能發(fā)電才能提供這些電能。采用這種電池儲(chǔ)能部署每年可節(jié)省高達(dá)1900萬(wàn)歐元（2250萬(wàn)美元）的費(fèi)用，每年可減少排放二氧化碳約140萬(wàn)噸。
2016年能源結(jié)構(gòu)中替代熱力發(fā)電的可再生能源的比例
慣性：眨眼之間的電網(wǎng)平衡服務(wù)
慣性是一種全系統(tǒng)的服務(wù)，在供需不平衡的第一個(gè)零點(diǎn)幾秒內(nèi)對(duì)電力頻率的波動(dòng)作出反應(yīng)（例如，當(dāng)一個(gè)發(fā)電廠的電力突然中斷時(shí)）。在傳統(tǒng)上，這種穩(wěn)定來(lái)源于由化石燃料發(fā)電的（同步）發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量所提供的動(dòng)能。
所有這一切都發(fā)生在問(wèn)題發(fā)生半秒鐘之內(nèi)，從字面上看，這是人們眨一下眼睛的時(shí)間。傳統(tǒng)上電力部門并沒(méi)有把它當(dāng)作服務(wù)。這只是同步發(fā)電機(jī)功能的一部分。在它消失之前人們不會(huì)錯(cuò)過(guò)什么。
隨著（非同步）風(fēng)能和太陽(yáng)能的比例增長(zhǎng)，傳統(tǒng)“模擬”慣性的來(lái)源越來(lái)越短缺。典型的解決辦法是在這個(gè)時(shí)候阻止風(fēng)能和太陽(yáng)能的輸出，但隨著可再生能源應(yīng)用的增長(zhǎng)，這個(gè)成本越來(lái)越高。人們將面對(duì)這樣的一個(gè)事實(shí)：從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，不使用零燃料成本和零碳的可再生能源并不是一個(gè)成功的解決方案，而且需要大量的可再生能力來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的脫碳目標(biāo)。
削減能源所需的能源往往是由化石燃料發(fā)電的發(fā)電機(jī)提供的，當(dāng)它們不需要運(yùn)行或運(yùn)行在一個(gè)比所需的更高的設(shè)定點(diǎn)時(shí)運(yùn)行時(shí)，將會(huì)浪費(fèi)燃料，并增加成本。
基于電池的儲(chǔ)能：更有效的解決方案
然而，另一種解決方案就近在眼前。能源咨詢機(jī)構(gòu)Everoze公司最近發(fā)布了基于QUB研究的最新報(bào)告“Batteries：Beyond The Spin”。
由英國(guó)政府通過(guò)創(chuàng)新英國(guó)能源催化劑基金（Innovate UK Energy Catalyst grant）資助QUB的為期兩年的研究項(xiàng)目，研究了北愛爾蘭卡里克弗格斯（Carrickfergus）的10MW AES Kilroot Advancion儲(chǔ)能陣列的運(yùn)行數(shù)據(jù)。QUB的研究人員觀察到，基于電池的儲(chǔ)能可以更高效地提供傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)所提供的等效系統(tǒng)服務(wù)，而且沒(méi)有諸如事件后恢復(fù)振蕩之類的缺點(diǎn)。
通過(guò)對(duì)儲(chǔ)能陣列的規(guī)模影響進(jìn)行建模，QUB團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)陣列的響應(yīng)時(shí)間接近0.1s ，這提供了與模擬慣性相同的有效穩(wěn)定性。這種響應(yīng)速度比去年由英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司提供的英國(guó)提高頻率響應(yīng)服務(wù)快了一個(gè)數(shù)量級(jí)，它將允許只有360MW的快速響應(yīng)電池為愛爾蘭的全島電力系統(tǒng)提供與3000MW的常規(guī)熱力發(fā)電新效的穩(wěn)定性。
通過(guò)消除對(duì)“模擬慣性”的技術(shù)偏見，讓電池提供等效的“數(shù)字慣性”服務(wù)，該報(bào)告概述了愛爾蘭電力系統(tǒng)每年可以節(jié)省高達(dá)1900萬(wàn)歐元（2250萬(wàn)美元）的成本，更高效、更可靠地運(yùn)行，并減少維護(hù)需求。
除了為消費(fèi)者節(jié)約成本之外，Everoze的分析顯示了向基于電池的儲(chǔ)能方向發(fā)展的明顯環(huán)境效益。由于采用“數(shù)字慣性”，愛爾蘭每年可減少碳排放約140萬(wàn)噸。節(jié)省的排放量相當(dāng)于減少了愛爾蘭科克市（約208,000人口）、或美國(guó)猶他州鹽湖城、法國(guó)波爾多、墨西哥諾加萊斯的排放量。
實(shí)現(xiàn)這些成本和碳減排和穩(wěn)定收益的關(guān)鍵在于消除妨礙電池提供這些服務(wù)的監(jiān)管壁壘。管理慣性反應(yīng)的語(yǔ)言和結(jié)構(gòu)如今都圍繞著現(xiàn)有技術(shù)所構(gòu)建的。缺乏技術(shù)中立性是創(chuàng)新解決方案的障礙。
多米尼加共和國(guó)部署的電池儲(chǔ)能陣列
隨著可再生能源規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)字化慣性的機(jī)會(huì)也隨之增加
不出所料，孤島電網(wǎng)面臨日益滲透可再生能源將是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵。雖然這需要時(shí)間，但更大的互聯(lián)電網(wǎng)接近更多的可再生能源的應(yīng)用，將借鑒愛爾蘭等小型電網(wǎng)的經(jīng)驗(yàn)。
?在美國(guó)，美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）已經(jīng)開始研究改革電網(wǎng)如何保持足夠的主要頻率響應(yīng)，這與慣性服務(wù)相似。
?南澳大利亞正在以與愛爾蘭類似的方式快速采用可再生能源，愛爾蘭的儲(chǔ)能部署可以提供類似的穩(wěn)定服務(wù)，并在相互聯(lián)系薄弱的地方減少能源消耗。
?英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)在其“系統(tǒng)需求和產(chǎn)品戰(zhàn)略”中，也將在未來(lái)幾年內(nèi)滿足日益增長(zhǎng)的需求。
由于愛爾蘭的傳輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商EirGrid和北愛爾蘭SONI等公司采用了逐步電網(wǎng)政策，愛爾蘭在清潔電力方面處于世界領(lǐng)先地位。迄今為止，模擬慣性已經(jīng)很好地服務(wù)于電力系統(tǒng)，可以在瞬間管理頻率變化率，以保持系統(tǒng)始終穩(wěn)定。
QUB的研究現(xiàn)在迫使人們重新評(píng)估自己的選擇，促使重新評(píng)估如何在次要基礎(chǔ)上平衡供求關(guān)系。研究團(tuán)隊(duì)將會(huì)一直致力儲(chǔ)能電池的成本節(jié)約、效率提升以及減少碳排放。
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