新英格蘭地區(qū)位于美國東北部，該地區(qū)的6個(gè)州開始制定各自海上風(fēng)電部署目標(biāo)，到2035年，該地區(qū)裝機(jī)總?cè)萘拷?8GW風(fēng)電目標(biāo)將投入使用。但是，這種間歇式發(fā)電方式將如何適應(yīng)日益清潔能源組合？如何影響電力系統(tǒng)可靠性？以及該地區(qū)公用事業(yè)公司是否為進(jìn)行更多的變革做好準(zhǔn)備？人們對(duì)此仍然存在一些疑問。利益相關(guān)者表示，其答案這取決于海上風(fēng)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的電力組合。
Navigant公司董事Lon Huber表示，“新英格蘭地區(qū)起初制定的目標(biāo)達(dá)到可再生能源信用額度，無論發(fā)電情況、地點(diǎn)、間歇性是什么，但如今可再生能源滲透率變得過高。開發(fā)商需要獲得各種資源和價(jià)格信號(hào)來塑造他們產(chǎn)品，以處理每個(gè)地區(qū)的特定性。”
他表示，隨著新英格蘭地區(qū)電力系統(tǒng)采用更多可再生能源，儲(chǔ)能系統(tǒng)、分布式能源（DER）和其他負(fù)載均衡策略將至關(guān)重要。對(duì)于美國東北部地區(qū)面臨的冬季電力供應(yīng)可靠性挑戰(zhàn)而言，海上風(fēng)能和儲(chǔ)能系統(tǒng)部署可能是比太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目更適合，而資源的多樣性至關(guān)重要。
美國公共電力和天然氣公司長(zhǎng)島分公司（PSEG-LI）市場(chǎng)副總裁Paul Napoli說，“這些能源技術(shù)并沒有相互競(jìng)爭(zhēng)，它們是互補(bǔ)的，并且將成為需求響應(yīng)、負(fù)荷減少計(jì)劃、風(fēng)電傳輸投資組合的一部分。投資組合的每部分都必須參與，這就是獲得成功的方式。”
海上風(fēng)電+儲(chǔ)能的可靠性優(yōu)勢(shì)
Huber表示，需要一種零排放資源組合以保持電力高可靠性。最初，過度采購可再生能源并在必要時(shí)進(jìn)行削減，這可能是成本最低的解決方案。水力發(fā)電和抽水蓄能可以填補(bǔ)電力缺口，而太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目成為一種補(bǔ)充措施。
他說，“如果可以將其產(chǎn)生的電能傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的話，海上風(fēng)電似乎是一個(gè)明顯的選擇，因?yàn)樵谶m當(dāng)?shù)慕Ｎ恢?，它可以幫助滿足峰值需求。”
他補(bǔ)充說，正確的價(jià)格信號(hào)將使用成熟的能源技術(shù)，直接解決高峰需求，并應(yīng)對(duì)非典型極端天氣事件。Huber表示，其中一個(gè)例子是馬薩諸塞州的清潔峰值標(biāo)準(zhǔn)（CPS），它將滿足峰值和負(fù)載需求。
Huber表示，到2030年，太陽能、陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)將主導(dǎo)美國東北部地區(qū)可再生能源發(fā)展，而現(xiàn)有的化石燃料發(fā)電廠繼續(xù)在電力結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用。
他說，“為了實(shí)現(xiàn)2050年無碳排放目標(biāo)，需要逐步淘汰化石燃料發(fā)電設(shè)施，并且要求即使在極端氣候事件也不會(huì)影響可靠性。電力系統(tǒng)運(yùn)營商需要了解可再生能源和其他技術(shù)如何發(fā)揮作用，并開始減小化石燃料發(fā)電的比例。”
美國儲(chǔ)能協(xié)會(huì)政策副總裁Jason Burwen對(duì)此表示認(rèn)同，“電力可靠性不是能源之間進(jìn)行選擇，而是在條件和限制之間進(jìn)行選擇。”
Burwen說，“突破電力系統(tǒng)輸電到本地區(qū)域限制，需要新的輸電設(shè)施或本地可用資源，如果本地部署可再生能源發(fā)電設(shè)施，部署儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提高可靠性。”
他表示，在沒有限制的地方，可以使用海上風(fēng)電、陸上風(fēng)電或太陽能設(shè)施，將它們與儲(chǔ)能系統(tǒng)配套部署，可以將可再生能源從可變電力資源轉(zhuǎn)換為可調(diào)度電力資源。
美國勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）研究科學(xué)家Andrew Mills表示，最近的研究表明，海上風(fēng)電在美國東北海岸的電力可靠性明顯優(yōu)于陸上風(fēng)電，因?yàn)槠浒l(fā)電特性更適合更高的負(fù)荷。
Mills表示，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室（LBNL）即將發(fā)布的關(guān)于太陽能、儲(chǔ)能、太陽能+儲(chǔ)能可靠性研究報(bào)告揭示了長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能對(duì)電力可靠性的重要性。在新英格蘭地區(qū)，太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目在冬季調(diào)峰系統(tǒng)的可靠性貢獻(xiàn)較低，而海上風(fēng)電在冬季峰值需求時(shí)期的一致性為60％至75％，具有更高可靠性。
他表示，“研究還表明，增加儲(chǔ)能容量將會(huì)使需求高峰期變平并延長(zhǎng)。當(dāng)20%負(fù)載用電由儲(chǔ)能系統(tǒng)滿足時(shí)，可能需要10小時(shí)儲(chǔ)能時(shí)間才能獲得顯著可靠性。”
大西洋海岸海上風(fēng)電開發(fā)經(jīng)理Doug Copeland表示，紐約可能是美國東北部地區(qū)增加電力基礎(chǔ)設(shè)施最困難的地方，這使其成為最適合部署海上風(fēng)電+儲(chǔ)能項(xiàng)目的地方。
他表示，在美國東北部海岸之外，海上風(fēng)電和輸電設(shè)施是任何資源組合的基礎(chǔ)，而儲(chǔ)能系統(tǒng)具有重要的價(jià)值。他說，“隨著越來越多海上風(fēng)電設(shè)施在新澤西州上線運(yùn)營，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減輕其電力系統(tǒng)的需求。對(duì)于電力系統(tǒng)需求緊張的紐約市，儲(chǔ)能需求將會(huì)更快到來。”
一些對(duì)此關(guān)注的利益相關(guān)者已經(jīng)制定了一些政策來刺激部署，并致力于擴(kuò)大海上風(fēng)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模。
海上風(fēng)電和儲(chǔ)能系統(tǒng)的興起
根據(jù)Lazard公司在2018年開展的調(diào)查，目前，海上風(fēng)電的無補(bǔ)貼平準(zhǔn)化發(fā)電成本(LCOE)為92美元/MWh，其投資成本為3,025美元/kW。相比之下，天然氣的平準(zhǔn)化發(fā)電成本(LCOE)為41美元/MWh至74美元/MWh。
但根據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)（GWEC）2019年4月的市場(chǎng)報(bào)告，歐洲和中國大力開發(fā)風(fēng)力發(fā)電，使其電力價(jià)格在2018年分別降至61.56美元/MWh和51.48美元/MWh。
美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）科學(xué)家Walt Musial表示，隨著開發(fā)規(guī)模不斷擴(kuò)大，美國海上風(fēng)電的價(jià)格可以與歐洲的價(jià)格相媲美。
這就是紐約州、新澤西州、馬薩諸塞州等地區(qū)設(shè)定了儲(chǔ)能系統(tǒng)和海上風(fēng)電部署目標(biāo)的原因，而馬里蘭州要求其可再生能源組合的一部分來自海上風(fēng)電，并且對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)提供30％的投資稅收抵免?？的腋裰萦?jì)劃開發(fā)裝機(jī)容量為2GW海上風(fēng)電，而緬因州和特拉華州目前也制定了鼓勵(lì)海上風(fēng)電建設(shè)政策。
根據(jù)各州的要求，公用事業(yè)公司和開發(fā)商也在參與項(xiàng)目開發(fā)。
紐約州公用事業(yè)廠商愛迪生聯(lián)合電氣(ED)公司資源規(guī)劃經(jīng)理Aydemir Nehrozoglu表示，由于該州政府要求推動(dòng)市場(chǎng)發(fā)展，該公司將在2020年12月前對(duì)300MW儲(chǔ)能設(shè)施進(jìn)行招標(biāo)。
該公司行業(yè)經(jīng)理Michael Harrington補(bǔ)充說，推動(dòng)市場(chǎng)規(guī)模化可以縮小儲(chǔ)能成本與當(dāng)前可用收入和收益之間的差距。
如今，海上風(fēng)電+儲(chǔ)能部署規(guī)模正在迅速擴(kuò)大。根據(jù)一份2019年6月的行業(yè)白皮書，目前美國正在開發(fā)8個(gè)海上風(fēng)電+儲(chǔ)能項(xiàng)目，這些儲(chǔ)能項(xiàng)目總裝機(jī)容量為1958MW。
Lazard公司在2018年11月的調(diào)查中指出，使用4小時(shí)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電網(wǎng)規(guī)模太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的無補(bǔ)貼平均成本為108美元/MWh至140美元/MWh，其投資成本為1,559美元/kW至2,162美元/kW。
Huber說， Lazard公司預(yù)測(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本將持續(xù)下降。預(yù)計(jì)到2022年，鋰離子儲(chǔ)能成本將下降28％，預(yù)計(jì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的液流電池成本將下降38％至45％。
隨著大規(guī)?？稍偕茉吹臐B透率上升，開發(fā)商和公用事業(yè)公司尋求平衡的資源組合，價(jià)格下降將變得非常重要。
建立正確的投資組合
Nehrozoglu表示，無論儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)生什么變化，強(qiáng)制要求海上風(fēng)電部署目標(biāo)也將有助于推動(dòng)輸電系統(tǒng)升級(jí)。
他說，在20世紀(jì)70年代以前建設(shè)的天然氣發(fā)電廠為長(zhǎng)島一些地區(qū)提供電力服務(wù)，但仍供應(yīng)不足。此外，新建輸電設(shè)施和天然氣管道將面臨許多挑戰(zhàn)，由于存在660MW潛在電力需求，無法通過電池儲(chǔ)能系統(tǒng)滿足這些需求。
他說，“經(jīng)濟(jì)高效的能源解決方案將是新能源和傳統(tǒng)能源的混合，一些由公用事業(yè)公司擁有和運(yùn)營，一些由第三方擁有和運(yùn)營。而最難的問題是投資組合到底是什么。”
公用事業(yè)廠商Eversource公司清潔能源主管Charlotte Ancel表示，為了解決這個(gè)問題，該公司已經(jīng)與海上風(fēng)電開發(fā)商Orsted公司建立了合作伙伴關(guān)系。
Ancel表示，Eversource 公司計(jì)劃部署一個(gè)25MW/38MWh電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，預(yù)計(jì)可以使普羅溫斯敦和科德角社區(qū)停電率降低50％。在Martha葡萄園部署的另一個(gè)5MW/20MWh儲(chǔ)能設(shè)施可以滿足高峰需求，并取代五臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)。
她說，“最終，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將直接與海上風(fēng)電、大型水電站或太陽能設(shè)施配套部署。隨著Eversource公司的配電系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為可以適應(yīng)小型靈活資源（如電動(dòng)汽車和智能恒溫器）的平臺(tái)，將提供巨大價(jià)值。”
美國公共電力和天然氣公司長(zhǎng)島分公司（PSEG-LI）市場(chǎng)副總裁Paul Napoli說，美國海上風(fēng)電開發(fā)商Deepwater Wind公司正在開發(fā)一個(gè)130MWSouthfork海上風(fēng)電+儲(chǔ)能項(xiàng)目，該項(xiàng)目可以直接將電力供應(yīng)到長(zhǎng)島。該公司正在考慮采用新的輸電方式，建設(shè)分布式太陽能發(fā)電設(shè)施，并部署兩個(gè)裝機(jī)容量分別為5MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并采用負(fù)荷管理程序。
Napoli說，“這種新的負(fù)載服務(wù)方式是圍繞許多情況和可能性，以及傳統(tǒng)能源和新能源的組合而建立的。為了實(shí)現(xiàn)政策目標(biāo)，所有資源必須協(xié)同工作，而獲得成功需要團(tuán)隊(duì)的共同努力。”
