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社区储能项目:集合多种用户端资源 降低电网成本 减轻用户支出

淘储能网讯:能源存储是当今电力行业最热门的话题之一。随着电池成本的下降,许多市场参与者逐渐发现, 储能技术在降低电网成本方面蕴藏巨大潜力,进而瞄准了这个即将蓬勃发展的数十亿美元级市场。虽然各大媒体的头条都被特斯拉及其竞争对手占据,但值得注意的是:除了电池,能源存储还有很多其他方式,并且储能技术可以通过多种方式进入电力市场。

社区储能项目:集合多种用户端资源 降低电网成本 减轻用户支出

最近,行业利益相关方联合发起了一项很有前景的社区储能新计划,旨在向全美各地的电力公司推广“社区储能”概念。社区储能项目让电力公司集合如热水器、电动汽车和电池等电表后端和用户端资源,为电网提供服务。这些项目能够帮助降低电网维护和升级的成本以及减轻用户本身的电费支出。

能源存储能够提供多方面的价值

社区储能项目采用分布式能源存储方式,能够为用户、电力公司以及整个电网提供多种服务。落基山研究所2015年的《电池储能经济》报告整编了储能技术可以带来的13种不同价值,包括为独栋家庭住房提供备用电力,降低电力公司峰值负荷以及在区域规模下平衡能源供需等。

这些服务的提供需要有基础设施,无论是电池还是诸如电厂、输电线路和变电站等传统设施。但无论采用何种方式,电网的维护都会产生成本。为了提高稳定性并满足不断增长的峰值负荷,美国各电力公司每年在新电网基础设施建设和系统升级方面的投入高达1000亿美元。随着电池成本持续降低,电力公司和能源存储公司逐渐发现储能技术所具备的成本效益,并开始希望用其抵消部分传统基础设施方面的支出。

能源存储有多种形式

电池或许是最普遍的能源存储方式, 而且其成本已经大幅降低,但仍然需要相当的资金成本以及获得必要许可和安装调试所消耗的时间成本。

其实,除了专用电池系统外,还有其它成本更低的能源存储方式可供选择。在《需求弹性的经济性分析》报告中,落基山研究所发现在不影响使用电网服务的前提下,人们可以改变用电设备从电网获取电能的时间。通过这一改变,包括热水器、空调、电动汽车等在内的用电设备都能够以极低的成本和极大的规模为电网提供虚拟能源存储服务。

这个规模有多大?以家用热水器为例。据2009年统计显示,全美大约有4700万家庭使用电热水器。假设热水器的平均容量是40加仑,经过加热温度升高到60华氏度,那么全美热水器的能量存储量就相当于270 GWh。换言之,全美家用热水器的储能能力相当于当前全美电池储能市场的150倍以上(2016年初全美电池储能容量约为1.5 GWh)。此外,热水器储能的成本极低。根据我们的研究,只需在出厂前为热水器额外安装价值几美元的零部件,就能实现与电网运营商的信息交互并接受其控制。

“社区储能”能够使需求弹性规模化

在认识到了诸如热水器等储能资源的规模和它们能够向电网提供的各种服务后,电力公司越来越希望利用这种价值并将其规模化。为了实现这个目标,众多不同领域的行业利益相关方在2016年初发起了社区储能计划。

社区储能计划专门为电力合作社推广需求弹性一类项目。由于电力合作社是由其成员所有,因此,用户可以直接享受成本降低效益。此外,电力合作社主要服务乡村地区,那里有更多适合电网集中控制的电热水器(乡村地区通常缺乏天然气资源)。对美国中西部和西部地区的电力合作社来说,由电力公司赞助的电表后端储能设备的推广项目会更有意义,因为美国其它成功推广能源存储的能源市场无法服务于这些区域。

该计划受到不同领域利益相关方的支持,这表明社区储能具有广泛吸引力。其赞助机构包括:

美国国家乡间电力公司协会(NRECA),一家电力公司协会。电力公司发现,利用用户家中已经存在的储能设施,能够带来巨大的成本节约。

峰值负荷管理联盟(PLMA),一个专门向电力公司和电力批发市场提供降低峰值负荷产品及服务的企业贸易联盟。

美国自然资源保护委员会(NRDC),一个宣传环境保护的组织。NRDC等组织的参与是由于增强电表后端灵活性能够带来巨大的环境效益;例如,我们预计控制家用热水器的用电时间每年能够避免1800万吨二氧化碳排放。

关注社区福利

正如电力公司正在利用社区规模的太阳能在当地为用户带来清洁能源一样,电力公司还可以为其用户带来能源存储方面的效益。

通过利用电表后端储能技术和需求弹性的优势,电力公司能够降低电网成本,节约用户电费并且减少碳排放(主要通过更好地接纳风能和太阳能等不稳定资源进入电网)。对于电力合作社来说,用户能够直接享受这些效益,以此保证了储能技术的价值被更广泛的社区所分享。

社区储能商业模式:

通过集成用户侧储能资源构建社区储能模式,不仅可以服务于终端用户,还能为电网运营商提供廉价、移动式的基础设施。社区储能正在成为用户侧储能应用的新趋势,并且在延缓电网升级、削减高峰负荷优化电网运行等方面发挥独特作用。日前DNV-GL发表“Feasibility and scalability of the Community Energy Storage”研究报告。本文将以此报告为基础,探讨社区储能模式的可行性和规模化发展前景。

1、社区储能的定义

社区储能模式需要满足以下条件:

1)提供多重服务,其中的一种或多种服务的对象是区域电网运营商;

2)开展社区储能业务、拥有和运行社区储能资产的公司应当是私营化的企业或者商业组织,而非电网运营商;

3)社区储能主要安装于户用、工商业等低电压电网,同时提供“表前”服务;

4)社区储能服务于多个客户,储能的业主和运营公司并非其唯一的用户。

2、社区储能模式的可行性

在目前的电池价格条件下,按照当前电网升级改造的平均成本和备用服务市场价格计算,社区储能在一定条件下(延缓1-2h短时间的输配电线路拥塞)是具备可行性的。

社区储能所能够提供的服务及其利益相关方分别包括:

1)避免电网升级:输电网和配电网运营商;

2)优化并网运行:建筑业主、能源生产企业;

3)确保电力稳定供应:数据中心、医院、机场等关键负荷;

4)电费套利:能源消费者或生产者;

5)电网平衡服务(调频、备用):输电网运营商。

因此,社区储能的服务对象分为区域电网运营商、输电网运营商、电力市场和大型能源消费者。

社区储能模式所提供的服务对电网运营商最具吸引力。其成本低于传统电网升级改造的成本。同时由于社区储能的管理和运行是建立在与电网运营商建立长期服务合约的基础上的,因此也可以为项目的投资回报提供强有力的保证,吸引市场参与方参与其中。

3、社区储能模式发展面临的障碍社区储能项目:集合多种用户端资源 降低电网成本 减轻用户支出

发展社区储能模式亟需解决三方面问题,分别是储能系统的安全协调运行,行之有效的商业模式,有利的制度和规则环境。上表是储能产业发展面临的主要障碍,黄色部分为与社区储能模式最密切相关的方面。其中标准化是确保各类储能用户安全运行并与电网有效互动的前提;市场准入是市场主体构建复杂商业模式的前提,收益机制和激励政策则将会帮助投资者把市场准入的价值最大化;明确“储能”的定义,对于商业主体而言,将直接影响其能量消费税率的水平,对TSO/DSO而言,将直接影响其对于储能的资产所有权。

4、开展社区储能的建议

电网运营商购买社区储能服务最关心的是其有足够的容量随时满足电网需求,并且提供稳定和高质量的服务,因此需要建立明确的市场规则,定义社区储能的主要服务内容。

电网运营商管理社区储能服务可以通过两种方式:

1)制定考核规则,对未按指令提供服务进行惩罚;

2)建立针对社区储能的调度控制算法,确保其提供安全稳定的服务。为此,在技术手段方面,既可以采用储能运营商安装监控系统向电网运营商实时展示可用容量的方式,也可用采用独立的能量管理系统直接控制电池的SOC,确保满足电网容量需求。

未来构建社区储能模式和市场可以采用两种路径,分别是:

1)在电网有拥塞的地区部署,替代电网升级;私人企业可以管理社区储能系统并为区域电网运营商提供服务;

2)开展公开的灵活性服务竞标,社区储能可以公平的参与竞标并提供服务

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