在本文中，Aurecon的能源，资源和制造业董事总经理Paul Gleeson探索了技术和市场的关键优势Hornsdale动力储备的影响研究第一年运作。在此过程中，他演示了电池能量存储的方式以及为什么是确保在受控过渡到可再生能源的网络可靠性所需的重要组成部分。

电池储能的需求

澳大利亚快速增长的可再生能源部门的未来取决于解决网格可靠性和稳定性问题 - 这两者在整个澳大利亚可再生能源的吸收中都是关键的障碍。

一年后，Hornsdale动力储备（HPR）由Neoen开发，拥有和运营，以应对SA政府运营并由Tesla提供的过程，这是不可否认的成功。它已经超出了预期，并告诉我们大量有关如何将越来越多的可再生能源集成到国家电力市场（NEM）中。

HPR还向我们表明，当前的一些市场机制不适合引入电池，并且可以改进许多东西以允许将来的安装。但是，从技术的角度来看，电池的运行与网络连接的任何其他设备不同，尤其是在提供具有极快响应时间的一系列服务方面，以支持稳定的网络和供应安全性。

背景

为了应对2016年和2017年的几项事件，导致了全州范围的停电和一项负载拆除事件，南澳大利亚政府制定了一项能源计划，包括包括临时发电机，太阳能热力项目和小型太阳能存储住宅的多个组件项目。HPR是该计划的重要部分在技​​术创新方面，不仅是针对澳大利亚的电力网络，而且针对需要在全球解决的问题。

作为南澳大利亚州政府实施能源计划的专业技术顾问，Aurecon在为HPR项目成功的基础设定基础方面发挥了关键作用 - 列出了兴趣提交的表达，并制定了系统的技术和功能要求，评估提案和支持谈判以使最终合同得以签署。

我们还支持与各种利益相关者的交往，包括澳大利亚能源市场运营商（AEMO）和南澳大利亚网络服务提供商，以识别和建议网格连接和注册事项。这一过程的结果是选择Hornsdale动力储备作为政府的首选合作伙伴。

HPR最终被设计为作为降低南澳大利亚电力故障可能性的系统的一部分。HPR旨在特别打击与以下问题有关的问题和挑战：

• SA依赖与维多利亚的互连（即与海伍德互连有关的安全挑战）
• 系统安全服务的可用性和定价 - 2016年同步热产生的退休，对这些服务的供应和定价受到重大影响
• SA’s rapid transition to a greater reliance on variable renewable energy, including rooftop solar (SA has one of the world’s highest penetrations of renewable energy generation – 48.9% in 2016/17, up from less than 1% in early 2000s and predicted to rise to 73% in 2020/21).

为什么成功

合作可再生能源借助大规模的电池存储将是澳大利亚负担得起，可靠和可持续的能源未来的关键推动力。HPR解决了南澳大利亚网络中特定的技术和市场需求，并创建了高价值选择，作为该州的能源计划的一部分。

HPR比其他任何其他锂离子电池都大三倍，可以通过提供短暂的输入和输出功率来实现系统安全性，可靠性和稳定的供应。它可以迅速排出并在一秒钟的分数上付出，以支持电网受到威胁时的安全和稳定的操作，或者当其他地方发生意外的事情发生时，不仅在州，而且在国家电力市场中发生了意外的事情。

关键发现

HPR市场和网络影响的关键领域是围绕系统安全：HPR的快速响应，导致提供高级应急FCA以及高质量的法规FCA的能力。此外，通过有助于消除35 MW本地FCAS约束的需求来实现重大市场影响。

- 系统安全

HPR降低了发生黑色事件的风险，SA与国家电力市场的分离和负载脱落。在紧急情况下为SA政府保留了HPR的70％的产出，其余30兆瓦的电源容量和119 MWH的能源存储可供NEOEN进行市场参与。SA政府可用的70％（或70兆瓦的100兆瓦排放能力）可以提供防止负载停电或为能源网格提供系统安全服务的功率。

HPR是系统完整性保护方案（SIP）的组成部分，这是一种三阶段的渐进式计划，旨在防止在南澳大利亚州丧失多个发电机的情况下，损失海伍德互连。HPR在SIP的第一阶段几乎瞬时激活，可以防止进入该计划的下一阶段 - 南澳大利亚州的负载脱落。

- 快速频率响应/FCA（应急和调节）

电池的难以置信的灵活性及其快速响应（即FFR）（即，在正常范围之外的频率干扰之外，快速派遣功率）在NEM上提供了高级应急FCAS服务，其响应的速度和准确性。Aurecon’s modelling of a hypothetical contingency event demonstrated the HPR’s FFR has the potential to provide significant support to arrest falling frequency, which in some cases will avoid or reduce load shedding – this is of particular benefit to South Australia in the event of the loss of the Heywood Interconnector and synchronism with other mainland NEM regions. HPR’s FFR capability was proven in a major system security event on 25 August 2018 (detailed in case study) where HPR operated as required, accurately dispatching energy to support the network through both high and low frequency periods.

此外，操作数据显示，HPR提供了高质量，快速，快速的调节FCAS服务（与现有的大型蒸汽轮机相反，可以滞后几分钟），如果激励部署，这将进一步改善NEM的频率控制更广泛。

- 市场影响

HPR’s most significant market impact has been in the Regulation FCAS market where the introduction of the HPR has boosted competition for these services and contributed to removing the need for a 35 MW local FCAS minimum constraint – which was estimated to have added nearly $40 million in Regulation FCAS costs in both 2016 and 2017.

HPR的30兆瓦市场能力投入市场，提供了额外的竞争和能源价格的下降压力。

新兴的机会

一年的技术和市场影响案例研究确定了对可再生能源的需求不断增长和吸收，为电池提供了增长的机会，包括：

• 增加辅助服务市场的份额
• 启用批量关闭协议以补充电力购买协议
• 传输和分销网络约束的非网络解决方案 - 特别是随着太阳能光伏和电动汽车部署的增加
• 从可变可再生能源中启用公司 /可分配的生成，以管理可靠性义务和净运营需求的特征变化。

下一步

为了充分意识到这些机会，可以开发许多监管变更，以认识到电池提供的服务价值，加强新存储项目的商业案例，并促进其部署以支持能量过渡。这些关键的监管变化包括：

• 创建一个能源存储注册类别以使注册为单个设施
• 修改服务的传输和分配使用（TUOS/DUOS）充电结构以反映所提供的服务和能量端口客户
• 对FCAS注册规则的修订，以便全面注册提供的能力
• 频率控制框架以重视快速响应能力

尽管电池项目是确保在受控过渡到可再生能源的网络可靠性的重要步骤，但它们只是储能拼图的一部分。该行业还需要继续投资于其他能源项目，这些项目将进一步使供应和安全组合多样化，包括泵送的水力储能和氢气，除了更多的电池项目（例如爱丽丝·斯普林（Alice Spring）的贝斯（Bess），这正在改变北领地的能源部门。

结论

未来的能源系统需要新的资产类型提供的系统稳定性和安全性，因为我们从化石燃料过渡到可再生能源...HPR每天一次为毫秒和几秒钟提供这项重要服务 - 这意味着系统稳定性显着改善，并大大降低了系统黑色事件的风险。

大多数澳大利亚人都赞成可再生能源，我们也知道他们不想为电力支付更多的费用，我们知道他们希望自己的灯保持灯。风能和太阳能是新构建能源的最低成本形式，但是它们在市场上发电量增加的影响是系统强度和稳定性。

像HPR这样的项目确实具有变革性，因为它们使我们能够整合越来越多的风和太阳能，因为现有的煤炭和天然气生产即将结束其运营生活。HPR是实现这一目标不可或缺的一部分 - 通过支持安全的网络并提供稳定，负担得起和可靠的一代，为消费者提供了他们想要的东西。

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关于作者

Aurecon的能源，资源和制造业董事总经理Paul Gleeson在澳大利亚，新西兰和亚洲的主要发电项目方面拥有20多年的经验，并管理着所有项目阶段的多学科团队，从项目开发到可行性研究，概念，概念和详细信息设计，建筑和调试。