输电和配电 (T&D)资产优化改善电网运行
发布日期：2019/4/16
对现有电力线路和变电站进行升级和延期可能是用于电力传输和电力分配的电池储能系统的最常见应用。但是，电池储能系统还提供一系列解决方案，旨在最大限度地延长输电和配电 (T&D)基础设施的使用寿命。这些电池储能系统（ESS）也被称为输电和配电 (T&D)资产优化，旨在提高现有输电和配电 (T&D)资产的效率和有效性，以便在给定的服务区域内提供电力。因此确保这些系统可靠运行对于在整个特定服务区域内有效运行电力至关重要。
调研机构Navigant Research公司预计，到2027年，将为关键基础设施累计部署装机容量为35.5GW的储能系统。预计大约25%的储能容量将直接解决输电和配电 (T&D)问题。关键任务安装要求系统能够为电网提供高质量的连续电力服务。大型数据中心、电信运营、金融服务中心、医院和复杂制造业务等设施也迫切需要储能系统。这一细分市场正在增长，可以通过各种电力系统设计拓扑解决，这些拓扑可以提供高质量的电力。
目前，有各种特定的驱动因素促使世界各地的电力公司部署电池储能系统，以改善输电和配电 (T&D)基础设施的运营。本地电网条件和公用事业设施偏好对开发储能系统推迟输电和配电 (T&D)升级的可能性有重大影响。具体来说，电池储能系统有三个关键问题有助于缓解市场的压力。
可靠性
无论是否部署储能系统，公用事业公司追求可靠性改进的主要驱动力是需要提高其客户的能源供应可靠性。电池储能系统通过避免本地中断（可能源于部署电池储能系统的电力馈线）或断开电力馈线并为客户维持电源供应来实现这一点。提高可靠性是商业和工业（C＆I）行业客户关注的问题，他们通常会高度重视可靠性，因为它们可能会因停电造成重大财务损失。要了解电网中断对客户的影响，分析师和公用事业公司将计算电力失负荷价值(VOLL），它代表了一段时间内停电的成本。对于客户来说，这种方式成本最低，不会产生重大的经济影响。然而，根据Brattle 集团2014年的一项研究，对于工业和商业（C＆I）行业来说，美国的电力失负荷价值(VOLL）估计平均约为20,000美元/MWh。随着分布式能源和独立能源采购的成本效益不断提高，使得大型公司能够脱离当地电网的电力供应，而维持可靠的电力服务是电网运营商的一个关键问题。
输电线路拥塞和缩减
输电线路拥塞是电网运营商面临的一个常见问题。城市和农村地区都可能出现输电阻塞问题，可能由可再生能源或传统能源发电驱动。当峰值需求期间的电力需求增加超过可用的传输容量时，就会造成拥塞。这个问题经常是由于发电设施远离负荷中心，输电带宽有限，无法将电从发电中心转移到负荷中心。在峰值需求期间，输电线路上的拥塞可能导致负载不足，输电网络不稳定以及负载服务设施的成本增加。尽管输电网络上的拥塞问题受到更多关注，但是当现有基础设施无法满足每个区域的峰值需求时，也可能在配电系统上发生拥塞。这种情况经常因可变分布式发电（如太阳能光伏）的高度渗透而加剧，其中太阳能发电间歇性输出导致电网边缘电力需求的快速变化。
负荷增长
近年来，美国和其他发达经济体的总负荷增长率已下降或保持平稳增长；然而，电网峰值需求期间的动态仍在不断演变。一些公用事业公司的总负荷增长率正在下降，但其峰值需求却在增长。此外，许多国家地区的峰值需求持续时间也在不断增长，从传统的2小时延长到4小时，在某些地区甚至超过4小时甚至8小时。太阳能发电设施的普及率不断上升，特别是在炎热的气候条件下，这一趋势正在加剧。根据亚利桑那公用事业公司的调查报告，炎热的夏季温度超过100°F，加上晚上的太阳能发电量减少，整个电力系统的峰值需求时间将达到6到7小时，以满足空调的使用需求。
哪种电池更适合？
还有一些关键的电池技术具有最佳特性，可以为关键负载提供服务。这些技术通过以下指标进行判断：
•功率和能量密度
•寿命
•成本
•操作和维护要求
•物理尺寸/建筑要求
虽然有几种技术在上述标准中具有吸引力，但有三种关键技术有望对备用电源市场产生重大影响。
锂离子电池
锂离子电池具有良好的功率和能量密度、循环效率和生命周期预期，使其特别适用于功率密集型关键基础设施应用。锂离子电池已成为电网规模和商业和工业储能应用的领先技术，通过大规模生产更具灵活性和可用性，使其比其他电池更具先进性。近年来，包括LG化学、三星SDI、松下和比亚迪在内的几家主要供应商迅速扩大了生产能力，导致锂离子电池产品成本下降。
液流电池
采用液流电池是有利的，因为可以通过在简单地添加更多的液体电解质实现能量的长期储存。这使得它们有利于低成本、长时间的储能应用。它们通常比锂离子电池更安全，因为不需要热管理。随着时间的推移，它们的活性材料几乎没有消耗，这使得它们比其他类型的电池具有更大的寿命周期。许多液流电池使用廉价的材料，钒液流电池作为主要应用的液流电池，使其优势得到了放大。
混合电池/化石燃料发电技术
混合电池-化石燃料发电技术作为电网或建筑资产尤其灵活，并且越来越多地被认为是提高现有化石燃料电力系统的效率、灵活性和弹性的工具。以同样的方式，混合动力汽车使用电池来提高效率，并降低燃料消耗，与传统电源集成的电池储能系统可以显著节省燃料，同时提高系统的整体弹性。此外，立法机构通常要求需要长期保证电力的关键设施（例如，12小时、24小时或72小时的储能需求）在现场配备柴油发电机。
利益相关者应该做些什么准备？
公用事业公司应与供应商和项目开发商合作，提供适合其客户特定需求的解决方案。最可行的早期项目的容量可能较小，并且专门针对公用事业正在经历的输电和配电 (T&D)问题。由于涉及的风险较低，问题较小，更有可能被公用事业和监管机构接受。此外，供应商应专注于提供标准化的模块化系统，这些系统可以扩展以满足现在和未来项目所需的容量。通过模块化系统从小规模项目开始，可以根据需要添加额外的容量。一旦公用事业和监管机构对用于输电和配电 (T&D)推迟的电池储能系统感到满意，小型模块化系统将更容易在新的地点和新客户的项目中部署。
储能提供商需要确定如何构建其业务模型以利用额外的收入流，同时确保核心输电和配电 (T&D)优化收益的可靠性。这一挑战需要项目开发商和集成商、软件提供商、公用事业和市场监管机构之间的投入和协作，以确定最合适的解决方案。储能行业的利益相关者应积极参与持续的监管流程，以确保充分了解该技术的全部优势
来源： 中国储能网 作者： 刘伯洵
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