南澳大利亚州霍恩斯代尔储能系统运营状况分析糊盒机

特斯拉公司在南澳大利亚州霍恩斯代尔(Hornsdale )部署的电池储能系统自从开通以来，已经运行了将近一年时间，以下内容是深入了解该储能系统在稳定当地电网安全运行和防止停电方面发挥的关键作用。

霍恩斯代尔(Hornsdale)电池储能系统的所有者Neoen公司对其运营情况进行了分享。Neoen公司表示，特斯拉公司在霍恩斯代尔(Hornsdale)部署的电池储能系统是在没有补贴的情况下建造的，从设计到全面运营仅用了4.5个月，耗资9100万美元，并发挥了重要的作用。根据提供的调查数据，该储能系统在运营之后收入可观，一年的收入达到2400万美元，并将为Neoen公司提供将近四年回报。

此外，通过降低频率控制市场的成本，同时也降低批发电力价格，可以为消费者提供更大的市场利益（第一年为4000万至5000万美元），将加强电网安全，避免停电，节省大量成本。

特斯拉公司通过与南澳大利亚州政府签订的每年400万美元的合同（10年）来获利，并预留90MW/10MWh的容量以提供电网安全，主要是通过在重大事件发生时进行干预。

霍恩斯代尔(Hornsdale)电池储能系统的作用不是替代电网，而是减轻电网负载来提供电力保护，并且完全没有中断。

其余的资金来自30MW / 119MWh分配给批发电力市场，其中大部分来自频率控制和辅助服务（FCAS）市场，该市场对频率的突然变化做出响应，例如当地大型煤炭发电厂的发电机故障（自从这个电池储能系统在一年前投入使用以来，已经发生100多次故障）。

Neoen公司提供的上图表示该电池储能系统（官方称之为Hornsdale Power Reserve）的瞬间响应并与频率变化完全同步，而在这种情况下是由昆士兰发电机组的故障引发的，这台发电机组是100多台发电机的其中之一。在过去的12个月中，这样的发电机组经常出现故障。

Neoen公司开发负责人Garth Heron将其描述为“调节电网的心跳”。它通过推高和降低频率来保持电网之间的连接，以确保它恢复到正常范围。

预计电池储能系统的响应速度，可以在0.1秒内响应，并从完全充电切换到放电（反之亦然），其速度比眨眼还快。而令澳大利亚能源市场运营商和电池所有者所惊讶的是其准确性。

这张图来自Paul Gleeson编写的独立调查报告，强调了这一点。最上面的一个图显示了传统发电机响应来自电网的信号，可见信号曲线上下波动起伏比较剧烈。

下图显示电池储能系统如何准确跟踪信号的情况。电池储能系统在几秒钟内响应，传统发电机有时需要几分钟才能达到目的。这不仅仅是一些学术观察，它具有实实在在的好处。

第一个好处是减少今年8月25日发生的雷击等电网问题造成停电或减载的风险，或者困扰维多利亚和南澳大利亚电网之间的众多技术故障。该电池储能系统在雷击事件发挥的作用证明了这一点。

下图显示了电池储能系统可以为市场运营商提供的信心。

Aurecon公司进行的建模研究了维多利亚和南澳大利亚的电网互联器，装机容量为200MW。

黑线表示采用传统发电机发电的情况。这些规则要求控制在6秒内得到响应，但这太慢了。电网频率可能在5秒内经降至49 Hz以下，并开始减载。

随着采用快速响应的电池储能系统，频率下降很可能更早地被阻止，并调整运行在正常工作频率范围，家庭用户或企业甚至并不会发现电源供应切断或受到影响。

不仅电力正常供应，而且降低了这项服务的成本。该图表显示了对之前现有和采用电池储能系统的的化石燃料发电机的平均支付成本情况，黑色线条代表没有采用电池储能系统的频率控制和辅助服务（FCAS）平均支付成本，右边的绿色线条表示采用了霍恩斯代尔(Hornsdale)电池储能系统的频率控制和辅助服务（FCAS）的平均支付成本，不仅更快、更准确，而且成本更低。

Neoen公司指出，当市场运营商要求提供35MW的本地频率控制和辅助服务（FCAS）供应时，采用电池储能系统可节省350万美元。频率控制和辅助服务（FCAS）市场一年节省的成本为4,000万美元。

霍恩斯代尔电池储能系统的存在已经消除了强制实施这一限制的必要性，并且通过这样做，并且这样做甚至可以取代部分天气然发电设施。

霍恩斯代尔电池储能系统的另一个重要作用是系统完整性保护系统(SIPS)计划，该计划旨在避免发生南澳大利亚州2016年多次发生的电力系统黑启动（System Black）的情况。

Aurecon公司指出，电池储能系统是系统完整性保护系统(SIPS)第一阶段的关键参与者。在电网发送的信号大约250毫秒内，霍恩斯代尔电池储能系统输出100MW的电力。实际的增量放电量将取决于当时的运行状态。系统完整性保护系统(SIPS)指令下的最小增量放电量将是南澳大利亚州政府预留的70MW容量，但如果霍恩斯代尔电池储能系统当时对其全部市场容量充电，则增量响应可达1400MW。

在系统完整性保护系统(SIPS)活动期间，霍恩斯代尔电池储能系统将为电网互连器提供近乎瞬时的70-140MW的电力支持。因此南澳大利亚州的负载减少量为200MW（取决于应急事件的时间和幅度）。

需要注意的是，虽然这种电池储能系统具有一些特定的作用，但也可以做一些完全不同的事情。而对于其中一些角色，例如平衡相邻风能和太阳能发电厂的输出，为孤岛设施（提供电力，以及许多其他电网服务。

Aurecon公司指出，市场的设计及其规则和操作程序需要快速掌握技术。当然，还有更多的事情可以做。

目前超过5MW的储能设施需要为预定负载和市场客户注册。新的注册类别可以使独立的电池储能系统或混合电池储能系统 +发电机具有适用于“混合系统”的单一注册、单一性能标准，提供单组市场投标，以及接收每项服务的单一调度指令。

AEMO公司正在探索新的双向资源提供商类别将如何促进电池储能系统的集成。为确保运营和商业可行性，设计细节需要考虑分类、发货价格范围和任何其他合规要求。

为了对其速度和准确性提供适当激励，还需要建立快速频率响应(FFR)市场，该市场在一些海外市场已经建立，并且通常仅由电池储能系统来完成，尤其当更多的风力发电和太阳能发电进入电网时。

要做到这一点还有很多工作要做，特别是当更多的电池储能系统和抽水蓄能系统进入市场时。也许同样重要的是需要了解当前能源政策和理论，以便了解储能系统的重要性。