未来电力系统需要具备多种形式和多种位置的灵活性,以实现经济高效和安全的运行和平衡。本报告探讨了电储水式热水器 (ESWH) 所提供的灵活性的潜在作用和价值。ESWH 可以提供一系列相关的灵活性服务,从快速响应到昼夜负荷转移,既可以在本地也可以在系统层面提供。它可以在建筑物内(保险丝后面)、较小的电网区域或本地能源社区内、配电网内以及中央能源系统中使用,既可用于能源平衡,也可用于电网运行。灵活性的价值取决于所需的灵活性特性和替代方案的成本。单个灵活性服务的价值估计范围从 8 到近 500 欧元/千瓦/年,具体取决于市场和时间范围。然而,虽然开发了新的灵活性技术和解决方案,但 ESWH 代表了一种现有的、经过验证的灵活性资源,它分布广泛,已在多个系统中使用。
结果与发现 本手册在国家和企业层面上为储能提供了商业案例,并为输配电公用事业公司提供了指南,帮助他们研究特定的储能系统,以实现电网稳定、电网运行支持、配电质量和负荷转移等代表性应用。本手册提供了一种结构化、易于使用的资源,用于制定比较技术/应用评估并量化成本和收益。它为当前可用的储能技术提供了全面的指南:铅酸、镍电极和钠硫模块化电池;锌溴、钒氧化还原和多硫化物溴化物液流电池;超导磁能存储 (SMES);飞轮;电化学电容器;和压缩空气储能 (CAES)。它描述了每种技术的当前状态、其能力和局限性以及其特定的成本和收益。根据适用性对每项技术进行排名,并在 14 种不同的公用事业 T&D 系统应用中的一个或多个中与其他技术进行比较。
全球有超过 17% 的人口无法用电,其中大多数居住在撒哈拉以南非洲和南亚的农村地区。微电网技术是解决农村和偏远地区电气化问题的一个有前途的解决方案;然而,不断增长的电力需求仍然是一个巨大的挑战,导致严重的停电。需求侧管理是应对挑战不可或缺的工具。本文采用基于激励措施和分时电价的数学模型,使用从坦桑尼亚阿鲁沙一个偏远村庄 Ngurdoto 太阳能微电网收集的数据来模拟住宅客户的日常用电模式。根据需求价格弹性的概念评估了客户对价格上涨的响应能力。使用两种需求响应策略,即负荷转移 (LS) 和计划负荷减少 (SLR),结果表明 LS 可分别实现高达 4.87% 的节能、19.23% 的成本节省以及约 31% 和 19% 的峰值降低和功率因数提高。 SLR 方法可节省约 19% 的能源、节省 49% 的成本并提高 24% 的功率因数。因此,本研究的结果可能会使系统比发展中国家目前的公用事业更高效、更稳定。
建筑行业可以为可再生能源的整合提供重要的需求侧灵活性。随着电力系统的变化和建筑能源控制技术的快速进步,技术提供商和需求响应聚合商需要知道通过提供电网服务可以获得哪些潜在收入。我们从电网投资和运营模型中调出了一个标准化和参数化的建筑负荷转移模型,以边际服务价格为基础,生成一个可转移负荷边际千瓦时 (kWh) 的容量、能源和辅助服务收入(提供大容量电力系统服务的总价值)数据库。该数据库按地理分类、按小时和参数化,因此可以估算各种建筑技术的灵活性值。该数据库涵盖了 2030 年三种电网情景下的美国本土。鉴于此类电网预测的高度不确定性,结果可能最好从区域气候和电网组合的角度来解释,因此可能适用于美国以外的环境。分析结果后,我们发现建筑负荷转移的月平均总价值为 0 – 38 美分/千瓦时/天,而每天转移最高价值小时的日总价值可高达 620 美分/千瓦时/天。通过以不同方式汇总结果获得的不同收入以及观察到的区域和季节差异表明,不同的建筑技术和电网环境可能需要需求响应计划设计和商业模式。
收到日期:2022 年 6 月 4 日 修订日期:2022 年 8 月 11 日 接受日期:2022 年 8 月 18 日 摘要——电池储能系统 (BESS) 被认为是最发达的储能系统 (ESS) 技术之一,因为它们对配电网具有不同的好处,例如平滑输出波动、改善电能质量、峰值负荷转移、电压支持和延迟配电网升级。这项工作涉及将 BESS 集成到约旦的 33 KV 配电网中。CYME 软件用于评估 Almanara 光伏电站的 BESS 对 33 KV 中压网络的影响。选择电压水平、功率损耗、功率因数 (PF) 和电压阶跃作为性能指标。对于这些指标中的每一个,都对有和没有 BESS 的电网性能进行了比较。此外,还计算了 BESS 的回收期。结果表明,BESS 不仅提高了电压水平(两个馈线的总体改善率约为 3.03%),而且还降低了损耗,两个馈线的总体损耗降低了 4.68%。发现 BESS 降低了两个馈线的 PF,平均为 0.83,而电压阶跃不超过国际电工委员会 (IEC) 规定的限值。此外,进行的经济分析表明,回收期约为 10.98 年。关键词——电池储能系统;储能系统;技术经济分析;发电厂;回收期。
1 什么是电网互动式高效建筑? ................................................................................... 1 2 GSA 迈向 GEB 的道路 ...................................................................................................................... 3 3 GEB 灵活性模式和电网服务 ...................................................................................................... 6 3.1 效率 ...................................................................................................................................... 8 3.2 负荷削减 ...................................................................................................................................... 8 3.3 负荷转移 ...................................................................................................................................... 12 3.4 负荷调制 ................................................................................................................................ 15 3.5 发电 ...................................................................................................................................... 15 3.5.1 网络安全认证 ................................................................................................................ 19 4 GEB 筛选流程 ............................................................................................................................. 20 4.1 GEB 项目的公用事业费率考虑因素 ............................................................................................. 23 5 使用能源绩效合同实施 GEB ............................................................................................................. 26 5.1 能源绩效合同 ............................................................................................................................. 26 5.2 阶段1:收购规划 ................................................................................................................ 28 5.2.1 利益相关方参与 .............................................................................................................. 29 5.3 第 2 阶段:承包商选择和初步评估 ........................................................................................ 30 5.3.1 符合 GEB 要求的机会通知 ...................................................................................... 30 5.3.2 初步评估要求 ...................................................................................................... 31 5.4 第 3 阶段:授予前项目开发 ...................................................................................................... 37 5.4.1 GEB 评估指标 ............................................................................................................. 38 5.4.2 IGA M&V、绩效保证和风险分配 ............................................................................. 41 5.5 第 4 阶段:项目实施 .............................................................................................................47 5.6 第 5 阶段:验收后绩效期 ...................................................................................................................... 48 6 结论 .............................................................................................................................................. 49 附录 A. 公用事业费率结构和电网服务分析 ............................................................................................ 50 附录 B. GEB ECM 撰写注意事项 ...................................................................................................... 52 附录 C. 初步评估文件 ...................................................................................................................... 53 参考文献 ...................................................................................................................................................... 56
用于执行负荷转移和需求侧管理的住宅电池存储对于提高承载能力、增加可再生能源渗透率和实现环境目标(尤其是在能源社区政策的推动下)至关重要。由于电化学电池的寿命取决于其调度和环境条件,因此运营策略的多年影响会影响投资的经济性。但是,很少对存储系统的运行进行完整的长期模拟以评估电池的盈利能力(包括老化的运行影响),并且有限的研究考虑了大量的消费者统计数据。在本研究中,我们提出了一种用于住宅应用的多年期规模确定方法,其中使用改进的非线性非凸退化模型以 15 分钟的时间分辨率模拟电池的完整寿命直至完全退化;还考虑了光伏电站的老化。提出了对最适合意大利 399 个实际负荷曲线的经济性和商业规模的广泛分析。结果表明,储能的盈亏平衡价格约为 400 欧元/千瓦时,低于平均商业价格,而且经审查,目前的市场组件可能不适合能源需求较低的消费者。净现值 (NPV) 和折现回收期 (DPBT) 可达 500-1500 欧元和 8-11 年。
•EV充电呈现出许多灵活性需求中最便宜的灵活性形式之一,但是访问此灵活性将需要仔细开发业务模型,实时定价,基础设施充电和EV设计的激励措施,尤其是针对三轮车辆。•农业占泰米尔纳德邦需求的15%,泵送的灵活运作提供了另一个低成本的机会,但是需要将农业饲养者分离,新的计量和定价方案以及农业消费者和控制系统的激励措施。•鉴于冷却需求的迅速预测增长,空间冷却是第三种选择,具有储量和坡度的高潜力,类似于电动汽车充电和农业抽水。但是,每日转移的潜力要低得多。激励措施,计量,行为改变都是需要解决的问题。•行业根据一年中的时间消耗了泰米尔纳德邦的30-45%的电力供应。转移需求并提供灵活性的选项非常取决于行业领域和设施。我们估计,工业灵活性的潜力大约是泵送储量的泵送或电动汽车充电的一半,而每天的柔韧性却少得多。但是,工业需求为季节性负荷转移提供了诱人的机会。通过改善管理维护期或生产时间表的激励措施,工业负载转移可以为季节性灵活性最便宜的途径之一提供。