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住宅儲能系統如何為電網提供更好支撐?

作者:劉伯洵 來源:中國儲能網 發布時間:2019-03-28 瀏覽:
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中國儲能網訊:如果電池供應商、公用事業公司和監管機構能夠解決比較棘手的商業、運營和政策問題,住宅電池儲能系統將有助于提高電網的成本效益、可靠性、彈性和安全性。

電池儲能系統在電力行業的發展引起了業界和媒體的極大關注。這些關注主要集中在公用事業規模的電池儲能系統以及為商業和工業客戶提供的電池儲能系統上。雖然這些大規模電池儲能系統是儲能市場的關鍵部分,但住宅儲能的快速增長超過了人們的預期,而且住宅儲能系統成為重要資產可能比許多人預期還要快,其對于住宅用戶和電網的增長軌跡和潛在價值值得進一步研究。

在過去四年中,美國住宅儲能容量已從2014年的2.25MWh躍升至2018年的185MWh。許多住宅太陽能用戶顯然希望部署電池儲能系統,以增加控制、可靠性和彈性。因此,許多社區可能很快就會獲得一個意想不到的資源,一個由住宅太陽能和電池儲能系統組成的網絡,住宅用戶支付了費用,但并不是每天都使用。那么如何使其住宅儲能系統幫助當地公用事業公司提高電網的成本效益、可靠性、彈性和安全性?

許多地區的電網承受著越來越大的壓力。一些電網資產正在老化,間歇性的可再生能源產生越來越多的電力,需要更多的負載平衡。惡劣天氣的發生率正在上升。這些趨勢正使輸電系統中的瓶頸和阻塞點更加嚴重,導致產生更高的成本,并且有可能增加當地的停電次數。

許多公用事業公司正在積極采取行動,以提高電網可靠性和彈性。一些公用事業公司已經實施了所謂的需求響應計劃,鼓勵客戶在高峰需求期間降低能耗。同樣,公用事業公司正在尋求全面的電網現代化計劃,以增加容量并加強電網安全。一些公用事業公司正在大力投資公用事業規模的儲能解決方案,將大型電池儲能系統部署在發電廠和輸電線路附近以及變電站中,以降低成本,并提高可靠性。

隨著越來越多的用戶投資于用戶側住宅儲能系統,公用事業將獲得平衡能源需求和供應的另一個潛在杠桿。住宅電池儲能系統可以連接在一起供電,可以為電網提供支持服務,就像公用事業公司目前使用需求響應程序和輔助服務資源一樣。由于電池儲能系統已經部署到位,調度住宅儲能的邊際成本可能很低。這將有助于公用事業公司避免代價高昂的補救措施,如啟動效率低下的峰值電廠或建立可能不經常使用的額外電網基礎設施。

將住宅儲能系統集成到高效可調度的電網中并不容易。但有證據表明這是可以做到的。美國一些州已經啟動了試點項目,讓公用事業公司為在電力系統供電緊張時使用一些儲存電力,并為這些住宅用戶支付電力費用。

為了支持市場發展,監管機構和公用事業公司需要評估住宅電池作儲能系統如何以及在何處支持電網(例如,通過確定饋線層的容量限制),并將其評估納入公用事業的資源和電網規劃方法。監管機構還可以考慮微調電池的速率結構和其他補償機制,并思考如何將電池儲能系統集成到系統設計中。同樣,住宅儲能的電網運營商需要確保客戶已經購買和使用電池來支持電網,并向當地公用事業公司證明這些用戶側儲能系統是可靠的,并且當電力網絡需要支持時提供電力。

繪制住宅儲能增長圖

在過去的四年中,美國的住宅儲能系統的部署每年大幅增長,增長率超過200%,預計將會繼續快速增長(圖表1)。2018年,住宅儲能系統甚至首次超過公用事業規模的儲能系統,這反映出客戶正致力于擁有自己的高價值儲能系統。

有幾個因素促成了住宅儲能系統的快速發展:

?成本下降。從2012年到2017年,住宅儲能系統的成本每年下降超過15%。

?增加中斷風險。每當颶風或風暴襲來時,電池儲能系統的安裝率都會急劇上升。因此,像佛羅里達州和德克薩斯州這樣受到風暴影響的州已經看到住宅電池儲能系統的加速采用。同樣,加州野火多發地區的住宅用戶已開始安裝電池儲能系統以確保可靠性。

?電力費率結構。一些公用事業公司根據使用時間(TOU)費率制定電力價格,其電力價格根據一天中的時間推移而變化。配備電池儲能系統的住宅用戶現在可以使用儲能系統最大限度地減少在高峰時期消耗的電能。

?太陽能+儲能項目的好處。太陽能+儲能項目的安裝成本更低,在調整需求和供應以反映市場價格方面具有更大的靈活性,與獨立部署的儲能系統相比,太陽能+儲能項目的成本可能降低25%以上。

?激勵措施。政府為住宅儲能系統提供的激勵措施可能很具吸引力。住宅太陽能+儲能項目符合美國聯邦投資稅收抵免的條件,這可以使項目的安裝成本降低30%。像加利福尼亞州的自發激勵計劃這樣的激勵措施可以為住宅用戶的典型住宅儲能系統節省1,600至2,500美元。

?支付電網服務費用。最近,一些地方公用事業公司已經制定了一些計劃,向住宅儲能業主支付在峰值需求期間從電池儲能系統向電網供電的費用(圖2)。作為回報,客戶會得到一定補償,例如減少電力費用單。這些“自帶電池”項目已經在馬薩諸塞州、羅德島州和佛蒙特州部署。

住宅儲能系統已經吸引了20%以上的美國住宅用戶(見圖3)。隨著制造商降低電池的成本,該市場將會顯著擴大,儲能廠商商將獲得更多的經驗和規模,以降低安裝成本。因此,預計住宅儲能市場將持續強勁增長。到2023年,住宅儲能系統的部署容量可能超過2900MWh。

電網上的住宅儲能資源越多,電網整合就越有價值。因此,美國幾個州正在試驗實施住宅儲能的電網整合計劃。馬薩諸塞州和紐約州正在制定“清潔峰值”政策,以促進住宅儲能系統的部署,以滿足峰值需求。從2020年開始,根據該州建筑節能標準第24條,加利福尼亞州將要求在該州新建住宅安裝太陽能發電系統,并鼓勵建筑商部署電池儲能系統。

公用事業公司也在不斷地進行試點。National Grid公司為客戶參加其自帶電池計劃提供了財政激勵。Liberty Utilities公司最近啟動了一個試點項目,每月向客戶收取少量費用,該公司為其安裝住宅儲能系統。ISO New England與住宅太陽能和能源服務商Sunrun公司簽訂了一份部署住宅太陽能+儲能系統的合同,為容量市場增加資源。

展望未來:從住宅儲能中釋放更多價值

隨著住宅電池儲能系統增加部署,這些住宅儲能資產將獲得一定的規模和密度,以提供以多種方式創造價值的電網服務:

?降低本地電網的峰值負載,并優化單個電路負載,可以使本地節點更安全、更可靠,并允許公用事業公司推遲一些資本升級。

?減少電力供應瓶頸地區的峰值能源需求,可以降低能源成本。

?提高電源質量,并保護并網設備免受電壓尖峰等干擾,可以延長設備的使用壽命。

然而,在住宅儲能系統可以實現提供電網服務的潛力之前,需要進行一些改變:

?客戶需要確信他們的電池儲能系統在使用時是可靠的,即使儲能系統也用于電網服務。

?分布式能源資源(DER)聚合器表明住宅電池儲能系統的可靠程度。

?公用事業公司需要開發工具(或與聚合器協作),以預測這些電池何時何地可供電網使用。

?監管機構需要制定費率結構,以最大限度地降低系統平均成本,創造激勵措施,將住宅電池集成到有價值的電網中,避免對資本豐富的客戶進行重復補貼(見圖4)。

為了開始這一旅程,公用事業公司和住宅儲能供應商可以建立伙伴關系,優先考慮在電網供應最緊張的地區采用住宅電池儲能系統。同樣,在調度軟件需求上的協作可以顯著降低系統集成成本。

隨著儲能系統價格的下降和價值的增加,美國住宅用戶每年都會安裝更多的住宅儲能系統。這些住宅存儲系統對本地電網運營商而言可能具有驚人的價值。其成功的整合將需要所有相關利益相關者、公用事業公司、業主、住宅存儲供應商和監管機構合作,以提高電網經濟性、可靠性和安全性。決定利用已安裝的住宅儲能資源的地區可能會發現這種意想不到的資源,可以幫助所有公用事業客戶從儲能技術中獲益。

關鍵字:家庭儲能系統

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