2024.05.08 笔记 电网是否可以将其后背留给电池储能?

文摘   2024-05-09 18:55   瑞士  

我的观点如果一个国家地区在能源转型过程中,不能盲目地关停火电,需要不断补充非化石能源的灵活性来压低火电发电量(分为两个阶段,1.消灭煤电、重油等,2.尽可能少用天然气或者氢气)。

今天要讨论的话题就是电网能否将其后背留给电池储能?

对于样本的选择,我们一起来看看近两年电池储能部署迅猛的加州电网CAISO

来自地方电网的解读

从上图我们可以看出电池储能在2022-2023-2024期间发展之迅猛,目前在晚高峰放电峰值已超过5GW,同时储能的增加导致在午间的充电负荷的增加。

天然气依赖----正在改善但并未完全摆脱。

积极的一面是晚间天然气发电量的峰值在2024年已经来到一个平台期,这是因为电池储能每天都在帮助光伏成为可调度的能源~可预测但较大的波动。之前的爬坡响应主要由天然气发电完成,但目前电池储能也逐渐承担起了大部分职责。

从上图我们可以看到当日落,光伏发电降低时,电池储能正在替代天然气。同样有趣的是,白天电网依然可以用同样廉价的光伏发电来完成对电池的充电,且储能的充电曲线管理已经能够控制天然气发电机的峰值管理。类似爬坡响应这一关键的电网责任则转移到电池储能等响应速度更快的资产上。这些变化产生了一些重要且积极的结果,早高峰/晚高峰不再需要那么多的天然气,同时在午间低电价区间,天然气的用量也减少。

这种供应转变最令人惊讶的方面是天然气价格,南加州的日均天然气价格从去年4月的近9美元/百万英热单位(52百万英热=1吨),下降到今年的4美元/百万英热单位,所有这些减少是已经发生的了。
作为比较目前欧洲和中国的进口LNG到案价还是在9美金/百万英热单位 上下波动。

这些变化并不止于电池储能和天然气发电,在光伏向储能和电网充电的同时,它也在创造新记录。

光伏---突破瓶颈

2024年光伏发电已经从过去几年停滞不前的瓶颈突破并再次井喷。加州电网的十大光伏瞬时发电记录中的每一个都发生在4月的最后3周(在时间进入5月之前,它已经占据了其中的三个位置)。在此之前,2023年9月的峰值产量刚刚超过16GW。现在,这记录超过18.5GW,并有望继续增长。

光伏发电趋势也与上述调整后的天然气发电趋势有显著相似之处。对于这两种技术,2021-2023 年和 2018-2020 年聚集在一起(尤其是在天然气的晚高峰期间),而 2024 年是一个范式发生了变化。虽然新增光伏装机容量的增加肯定在提高产量方面发挥了作用,但还有另外两个潜在的驱动因素在起作用。
  1. 随着电池储能的大规模部署,电网午间对天然气需求减少,光伏发电有更大的空间来为更广泛的电网供电。
  2. 电池午间需求的增加可能会增加光伏渗透,否则这些光伏发电可能会被丢弃。

水电---守夜人

加州电网采取了 午间节约发电,夜间保持输出的调度策略。加州处于美国西部,水库水位来自高山积雪,所以水位的管理时间比东部长,这也导致其水电系统在一年中表现出很大的变化(而东部地区通常不依赖于一个季节的降水来维持运行。通过减少对午间水电需求,对于特定年份可用电能的很大一部分就可以转移到更关键的时期。

区域互联--平衡器

随着电池储能和光伏发电的增加以及天然气的用量下降,加州电网在2024年尽管光伏发电量有所增加,但午间出口剩余电量实际上有所下降,而隔夜进口恢复到2023年之前的水平。这表明为了应对光伏发电增加,加州电网在线备用的天然气发电机的整体下降,为了保证非高峰时间尽量不重新启用天然气发电机,夜间的进口增加。

来自储能行业的解读

如果你想了解电池储能的变革力量,那一定不要错过加州。在过去的四年里,储能已经极大地改变了能源行业的面貌!

加州到底发生了什么?

在这个阳光之州,大量电力来自光伏,这就形成了著名的鸭子曲线,描述了剩余负荷(可再生能源发电后的剩余负荷)在中午(阳光普照时)减少,但一旦傍晚太阳消失,就需要大量电力。我们可以从 2021 年的第一张图中看到这一点,白天太阳能提供了大部分电力,但傍晚需要大量的燃气调峰设备。

快进到2024年,系统中出现了更多的光伏和风电,减少了对天然气的需求,这是好事。风电也可以在夜间支撑电网减少对天然气的依赖,光伏在白天也是如此。

然后是储能的变革力量。目前,加州电网上的电池储能系统已超过10GW。它们在傍晚启动按电网需要放电,这取代了燃气调峰发电机。


4月30日晚上7点到10点之间,储能系统提供了超过7GW的电力,约占加州能源需求的三分之二。令人惊叹!这就意味着,傍晚时分天然气用量减小了。低效率、高排放的燃气调峰设备被排除在系统之外。下图显示了储能的充放电曲线,证明了这如何支持加州能源系统的去碳化。电池在白天充电晚上放电,将可再生能源从中午转移到晚上。

还有哪些重要启示?

- 德克萨斯州与加利福尼亚州的对比。加州的储能整合是基于强制要求,而德州则是基于纯能源市场。两条路都行得通,不管你的系统设计如何,储能都会找到自己的路。

- 目前加利福尼亚州系统中的BESS容量约为10GW,但该州监管机构计划到2035年在该州实现全面脱碳的道路上,将储能容量增加两倍

- 想想这个规模。加州夏季的系统峰值约为45GW,而目前系统中的 BESS 已达10GW。而德国的系统峰值约为80GW,这将转化为大约18GW的 BESS。

- 随着世界各地的能源系统增加越来越多的可再生能源,需要考虑储能在整合这些能源方面所能发挥的作用,将绿色电力从白天转移到夜晚,并逐步将天然气和煤炭用市场的手段排出电力系统。

自己的观点

电网是否可以将其后背留给电池储能? 在正常天气下 可以,火电厂会退出运行但不会完全拆除,因为极端天气发生时,电力系统仍然需要电源。菲特为什么还在投资化石能源?逻辑和他多年前投资比亚迪应该是一样的。

最近也和CleanDdata的刘同学也围绕着这个话题有过一些交流。

  1. 我们向世界输出了如此多的物美价廉的新能源产品,但本土市场的新能源消纳并没有完善的建立。同时欧美在采购了大量低价的新能源产品后,已经开始在建立护城河,绿电锚定大宗商品已经成为大势所趋。我们如果还在内卷新能源产品的成本上狂奔,没有利用这宝贵先发优势完成自身电力系统的升级,是否可惜?

  2. 很多业内的专家朋友,往往一说起新能源,电网就爱说我们特高压独步天下,世界上只有我们可以建特高压(我真的不清楚独有的概念是哪里开的)所以我们电网强,新能源消纳无敌。我只是想说一点,特高压和解决大规模新能源有联系,但没有因果联系。我们将新能源布置在西部,负荷留在东部,中间除了建设特高压还有一系列的问题,而最大的问题就是灵活性资源补充,计数的困难,很大概率会形成一个烂账。而在市场化调用非化石灵活性资源这点上,需要走的路还很长。那么既然我们一定要走,非要把新能源卷那么低,没有培养出自身的集成消纳优势,有必要吗?

    高铁也好,特高压也罢,都是我们国家的工业成绩不是掩盖问题的遮羞布。

  3. 电池储能为代表的非化石能源灵活性的成本,其和化石能源灵活性PK成本由机会成本和衰减成本两部分组成。对于衰减成本,无论是采用0衰减的魔法,还是出现保险公司进行商业兜底,这些决定行业的基线,而上线则取决于每家的数字化水平。

  4. 欧洲的绿证考核,会不会在国内催发出企业级 绿电微网 业务?让我们拭目以待。


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