电力增长与生产力增长紧密相连,一直是西方国家工业化进程的关键要素。
如今,人们对电力系统的要求日益严苛,或许各国是时候摒弃传统的集中式电力系统,转而采用更具分布式特点的模式了。
在欧洲,制造企业正充分利用现有的电网连接,构建用户侧(BTM)太阳能光伏(PV)与电池储能系统(BESS)设施,以应对高昂的电价风险。在英国,新电网连接的等待时长最长可达15年,且部分时段电价甚至攀升至 5500 英镑💷/兆瓦时,在此背景下,企业纷纷采用用户侧解决方案也就不足为奇了。
多年来,欧洲多数国家的资产所有者已能将太阳能光伏电力出售给电网,除此之外,用户侧电池储能系统的装机容量也呈现出显著增长态势。
宝马、雷诺、梅赛德斯 - 奔驰等汽车制造商正利用退役的电动汽车电池打造固定式储能系统;而亚马逊、化工企业巴斯夫等其他类型企业,也在积极采用用户侧电池储能解决方案。
双向电网连接技术允许电池储能系统所有者通过充电时使用的同一连接,将电力回售给电网,这一技术也为新型商业模式的诞生创造了条件。
例如,芬兰企业 Cactos为客户提供租赁与收益分成模式 ——Cactos 在工商业(C&I)客户的场地建设并运营电池储能系统,随后与客户共享电力交易产生的收益。租赁期满后,该电池储能资产将归 Cactos 所有。
两种电网的不同境遇如今,全球电力系统对更高灵活性的需求已十分迫切,但旨在提升电网灵活性的各类电网侧措施,其推广应用程度却参差不齐。
对输电系统运营商(TSOs)而言,大型集中式资产的管控与运营更为简便,而将新型分布式能源资产整合至电网,则会大幅增加操作的复杂性。
英国输电系统运营商 “国家电网”(National Grid)在整合电网供需侧灵活性方面取得了显著进展,且已收获成效。2023-2024 年间,英国电网的灵活性提升了7倍,提供的电力总量达 7.8 吉瓦时。
曾多次出现这样的情况:
电力公司通过调动大量电池储能容量,成功抵消了电网突发停运造成的影响,进而避免了电网故障。例如,去年10月8日,连接英国与挪威电力系统的北海联网(North Sea Link)高压直流(HVDC)互联线路发生跳闸,来自挪威的1.4吉瓦进口电力供应瞬间中断。此时,电力供应商章鱼能源(Octopus Energy)借助其Kraken软件,联合能源企业 Arenko,在数秒内调动了1.5吉瓦的电池储能容量,成功避免了电网系统出现故障。
与之形成鲜明对比的是,今年4月28日,伊比利亚半岛(西班牙与葡萄牙所在半岛)因2.2吉瓦电力容量突发跳闸,引发连锁性大停电,整个半岛陷入一片黑暗。西班牙官方紧急提醒民众避免上路,因为当时多数交通信号灯已停止工作,全国铁路网络也全面停运。
新建电网的难度正不断加 ——电网互联的排队等待时间极长;新型变压器与逆变器的供应链拥堵严重;气候变化、火灾及其他自然灾害对电网的压力与日俱增。此外,无论监管机构与输电系统运营商是否愿意,电动汽车(EVs)、『数据中心』等新型用电负荷中心正不断涌现。
『数据中心』的用电需求新增电力需求中,有很大一部分来自『数据中心』。
但这些大型新型用电负荷中心,也面临着所有新型负荷中心共有的难题——几乎无法排入电网互联的等待队列,且难以实现可再生能源供电的有效管理。
目前,分布式『数据中心』已开始出现,亚马逊、谷歌等超大规模科技企业正积极采用边缘计算解决方案。这种模式不仅能实现低延迟运行,还可将推理计算等任务转移至中央图形处理器(GPU)之外的设备上处理,而这也成为规避电网连接难题的又一途径。
一些更具创新性的解决方案也应运而生。
例如 Watter 公司研发的数字锅炉——这是一种通过散热来加热水的『服务器』。英国企业 Deep Green则利用『数据中心』产生的余热为游泳池供暖,该公司去年从章鱼投资(Octopus Ventures)获得了2亿美元💵融资。
这种由各类新型设施构成的 “混合式” 新型电网,还需要新型智能电力电子设备的支撑,以确保分布式资产能够实现无缝运行。
智能变压器研发企业 Ampersand的首席执行官加里・劳伦斯(Gary Lawrence)将这种电网称为 “无边界电网”——它能整合大型资产、小型资产以及分布式『数据中心』、电动汽车等新型负荷中心,并对其进行高效管理。
此外,新型收益模式的构建也不可或缺。
虚拟电厂(VPPs)目前已在欧洲和美国得到广泛应用,它使得电力公司、配电系统运营商(DSOs)与输电系统运营商无需新建大型集中式资产,便可利用分布式资源实现电网平衡。
不过,虚拟电厂的推广得益于活跃的电力市场以及需求响应等其他收益模式的存在。尤其在发展中国家,如何通过类似机制激励未接入电网的微电网与主电网相连,已成为关键所在。
最后,面对日益复杂的电力系统,还需为新型大型可调度电力资产(如长时储能系统,LDES)预留发展空间。这类资产未来有望成为电力公司与输电系统运营商手中的战略性资产。
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Big Is Not Always Beautiful: Why TSOs Should Embrace Distributed Assets | Cleantech Group(仅为学习分享使用)