特斯拉公司在南澳大利亞州霍恩斯代爾(Hornsdale )部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)自從開通以來，已經(jīng)運(yùn)行了將近一年時(shí)間，以下內(nèi)容是深入了解該儲(chǔ)能系統(tǒng)在穩(wěn)定當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)安全運(yùn)行和防止停電方面發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的所有者Neoen公司對(duì)其運(yùn)營情況進(jìn)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(chǔ)能系統(tǒng)是在沒有補(bǔ)貼的情況下建造的，從設(shè)計(jì)到全面運(yùn)營僅用了4.5個(gè)月，耗資9100萬美元，并發(fā)揮了重要的作用。根據(jù)提供的調(diào)查數(shù)據(jù)，該儲(chǔ)能系統(tǒng)在運(yùn)營之后收入可觀，一年的收入達(dá)到2400萬美元，并將為Neoen公司提供將近四年回報(bào)。

此外，通過降低頻率控制市場(chǎng)的成本，同時(shí)也降低批發(fā)電力價(jià)格，可以為消費(fèi)者提供更大的市場(chǎng)利益（第一年為4000萬至5000萬美元），將加強(qiáng)電網(wǎng)安全，避免停電，節(jié)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(yù)留90MW/10MWh的容量以提供電網(wǎng)安全，主要是通過在重大事件發(fā)生時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用不是替代電網(wǎng)，而是減輕電網(wǎng)負(fù)載來提供電力保護(hù)，并且完全沒有中斷。

其余的資金來自30MW / 119MWh分配給批發(fā)電力市場(chǎng)，其中大部分來自頻率控制和輔助服務(wù)（FCAS）市場(chǎng)，該市場(chǎng)對(duì)頻率的突然變化做出響應(yīng)，例如當(dāng)?shù)卮笮兔禾堪l(fā)電廠的發(fā)電機(jī)故障（自從這個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在一年前投入使用以來，已經(jīng)發(fā)生100多次故障）。

Neoen公司提供的上圖表示該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（官方稱之為Hornsdale Power Reserve）的瞬間響應(yīng)并與頻率變化完全同步，而在這種情況下是由昆士蘭發(fā)電機(jī)組的故障引發(fā)的，這臺(tái)發(fā)電機(jī)組是100多臺(tái)發(fā)電機(jī)的其中之一。在過去的12個(gè)月中，這樣的發(fā)電機(jī)組經(jīng)常出現(xiàn)故障。

Neoen公司開發(fā)負(fù)責(zé)人Garth Heron將其描述為“調(diào)節(jié)電網(wǎng)的心跳”。它通過推高和降低頻率來保持電網(wǎng)之間的連接，以確保它恢復(fù)到正常范圍。

預(yù)計(jì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的響應(yīng)速度，可以在0.1秒內(nèi)響應(yīng)，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(chǎng)運(yùn)營商和電池所有者所驚訝的是其準(zhǔn)確性。

這張圖來自Paul Gleeson編寫的獨(dú)立調(diào)查報(bào)告，強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。最上面的一個(gè)圖顯示了傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)響應(yīng)來自電網(wǎng)的信號(hào)，可見信號(hào)曲線上下波動(dòng)起伏比較劇烈。

下圖顯示電池儲(chǔ)能系統(tǒng)如何準(zhǔn)確跟蹤信號(hào)的情況。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在幾秒鐘內(nèi)響應(yīng)，傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)有時(shí)需要幾分鐘才能達(dá)到目的。這不僅僅是一些學(xué)術(shù)觀察，它具有實(shí)實(shí)在在的好處。

第一個(gè)好處是減少今年8月25日發(fā)生的雷擊等電網(wǎng)問題造成停電或減載的風(fēng)險(xiǎn)，或者困擾維多利亞和南澳大利亞電網(wǎng)之間的眾多技術(shù)故障。該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在雷擊事件發(fā)揮的作用證明了這一點(diǎn)。

下圖顯示了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為市場(chǎng)運(yùn)營商提供的信心。

Aurecon公司進(jìn)行的建模研究了維多利亞和南澳大利亞的電網(wǎng)互聯(lián)器，裝機(jī)容量為200MW。

黑線表示采用傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的情況。這些規(guī)則要求控制在6秒內(nèi)得到響應(yīng)，但這太慢了。電網(wǎng)頻率可能在5秒內(nèi)經(jīng)降至49 Hz以下，并開始減載。

隨著采用快速響應(yīng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，頻率下降很可能更早地被阻止，并調(diào)整運(yùn)行在正常工作頻率范圍，家庭用戶或企業(yè)甚至并不會(huì)發(fā)現(xiàn)電源供應(yīng)切斷或受到影響。

不僅電力正常供應(yīng)，而且降低了這項(xiàng)服務(wù)的成本。該圖表顯示了對(duì)之前現(xiàn)有和采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的的化石燃料發(fā)電機(jī)的平均支付成本情況，黑色線條代表沒有采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的頻率控制和輔助服務(wù)（FCAS）平均支付成本，右邊的綠色線條表示采用了霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的頻率控制和輔助服務(wù)（FCAS）的平均支付成本，不僅更快、更準(zhǔn)確，而且成本更低。

Neoen公司指出，當(dāng)市場(chǎng)運(yùn)營商要求提供35MW的本地頻率控制和輔助服務(wù)（FCAS）供應(yīng)時(shí)，采用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可節(jié)省350萬美元。頻率控制和輔助服務(wù)（FCAS）市場(chǎng)一年節(jié)省的成本為4,000萬美元。

霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的存在已經(jīng)消除了強(qiáng)制實(shí)施這一限制的必要性，并且通過這樣做，并且這樣做甚至可以取代部分天氣然發(fā)電設(shè)施。

霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的另一個(gè)重要作用是系統(tǒng)完整性保護(hù)系統(tǒng)(SIPS)計(jì)劃，該計(jì)劃旨在避免發(fā)生南澳大利亞州2016年多次發(fā)生的電力系統(tǒng)黑啟動(dòng)（System Black）的情況。

Aurecon公司指出，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是系統(tǒng)完整性保護(hù)系統(tǒng)(SIPS)第一階段的關(guān)鍵參與者。在電網(wǎng)發(fā)送的信號(hào)大約250毫秒內(nèi)，霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出100MW的電力。實(shí)際的增量放電量將取決于當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)完整性保護(hù)系統(tǒng)(SIPS)指令下的最小增量放電量將是南澳大利亞州政府預(yù)留的70MW容量，但如果霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)時(shí)對(duì)其全部市場(chǎng)容量充電，則增量響應(yīng)可達(dá)1400MW。

在系統(tǒng)完整性保護(hù)系統(tǒng)(SIPS)活動(dòng)期間，霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將為電網(wǎng)互連器提供近乎瞬時(shí)的70-140MW的電力支持。因此南澳大利亞州的負(fù)載減少量為200MW（取決于應(yīng)急事件的時(shí)間和幅度）。

需要注意的是，雖然這種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)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(duì)于其中一些角色，例如平衡相鄰風(fēng)能和太陽能發(fā)電廠的輸出，為孤島設(shè)施（提供電力，以及許多其他電網(wǎng)服務(wù)。

Aurecon公司指出，市場(chǎng)的設(shè)計(jì)及其規(guī)則和操作程序需要快速掌握技術(shù)。當(dāng)然，還有更多的事情可以做。

目前超過5MW的儲(chǔ)能設(shè)施需要為預(yù)定負(fù)載和市場(chǎng)客戶注冊(cè)。新的注冊(cè)類別可以使獨(dú)立的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)或混合電池儲(chǔ)能系統(tǒng) +發(fā)電機(jī)具有適用于“混合系統(tǒng)”的單一注冊(cè)、單一性能標(biāo)準(zhǔn)，提供單組市場(chǎng)投標(biāo)，以及接收每項(xiàng)服務(wù)的單一調(diào)度指令。

AEMO公司正在探索新的雙向資源提供商類別將如何促進(jìn)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成。為確保運(yùn)營和商業(yè)可行性，設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)需要考慮分類、發(fā)貨價(jià)格范圍和任何其他合規(guī)要求。

為了對(duì)其速度和準(zhǔn)確性提供適當(dāng)激勵(lì)，還需要建立快速頻率響應(yīng)(FFR)市場(chǎng)，該市場(chǎng)在一些海外市場(chǎng)已經(jīng)建立，并且通常僅由電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來完成，尤其當(dāng)更多的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電進(jìn)入電網(wǎng)時(shí)。

要做到這一點(diǎn)還有很多工作要做，特別是當(dāng)更多的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和抽水蓄能系統(tǒng)進(jìn)入市場(chǎng)時(shí)。也許同樣重要的是需要了解當(dāng)前能源政策和理論，以便了解儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要性。