特斯拉公司在南澳大利亞州霍恩斯代爾(Hornsdale )部署的電池儲能系統(tǒng)自從開通以來，已經(jīng)運行了將近一年時間，以下內(nèi)容是深入了解該儲能系統(tǒng)在穩(wěn)定當?shù)仉娋W(wǎng)安全運行和防止停電方面發(fā)揮的關(guān)鍵作用。

霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲能系統(tǒng)的所有者Neoen公司對其運營情況進行了分享。Neoen公司表示，特斯拉公司在霍恩斯代爾(Hornsdale)部署的電池儲能系統(tǒng)是在沒有補貼的情況下建造的，從設計到全面運營僅用了4.5個月，耗資9100萬美元，并發(fā)揮了重要的作用。根據(jù)提供的調(diào)查數(shù)據(jù)，該儲能系統(tǒng)在運營之后收入可觀，一年的收入達到2400萬美元，并將為Neoen公司提供將近四年回報。

此外，通過降低頻率控制市場的成本，同時也降低批發(fā)電力價格，可以為消費者提供更大的市場利益（第一年為4000萬至5000萬美元），將加強電網(wǎng)安全，避免停電，節(jié)省大量成本。

特斯拉公司通過與南澳大利亞州政府簽訂的每年400萬美元的合同（10年）來獲利，并預留90MW/10MWh的容量以提供電網(wǎng)安全，主要是通過在重大事件發(fā)生時進行干預。

霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲能系統(tǒng)的作用不是替代電網(wǎng)，而是減輕電網(wǎng)負載來提供電力保護，并且完全沒有中斷。

其余的資金來自30MW / 119MWh分配給批發(fā)電力市場，其中大部分來自頻率控制和輔助服務（FCAS）市場，該市場對頻率的突然變化做出響應，例如當?shù)卮笮兔禾堪l(fā)電廠的發(fā)電機故障（自從這個電池儲能系統(tǒng)在一年前投入使用以來，已經(jīng)發(fā)生100多次故障）。

Neoen公司提供的上圖表示該電池儲能系統(tǒng)（官方稱之為Hornsdale Power Reserve）的瞬間響應并與頻率變化完全同步，而在這種情況下是由昆士蘭發(fā)電機組的故障引發(fā)的，這臺發(fā)電機組是100多臺發(fā)電機的其中之一。在過去的12個月中，這樣的發(fā)電機組經(jīng)常出現(xiàn)故障。

Neoen公司開發(fā)負責人Garth Heron將其描述為“調(diào)節(jié)電網(wǎng)的心跳”。它通過推高和降低頻率來保持電網(wǎng)之間的連接，以確保它恢復到正常范圍。

預計電池儲能系統(tǒng)的響應速度，可以在0.1秒內(nèi)響應，并從完全充電切換到放電（反之亦然），其速度比眨眼還快。而令澳大利亞能源市場運營商和電池所有者所驚訝的是其準確性。

這張圖來自Paul Gleeson編寫的獨立調(diào)查報告，強調(diào)了這一點。最上面的一個圖顯示了傳統(tǒng)發(fā)電機響應來自電網(wǎng)的信號，可見信號曲線上下波動起伏比較劇烈。

下圖顯示電池儲能系統(tǒng)如何準確跟蹤信號的情況。電池儲能系統(tǒng)在幾秒鐘內(nèi)響應，傳統(tǒng)發(fā)電機有時需要幾分鐘才能達到目的。這不僅僅是一些學術(shù)觀察，它具有實實在在的好處。

第一個好處是減少今年8月25日發(fā)生的雷擊等電網(wǎng)問題造成停電或減載的風險，或者困擾維多利亞和南澳大利亞電網(wǎng)之間的眾多技術(shù)故障。該電池儲能系統(tǒng)在雷擊事件發(fā)揮的作用證明了這一點。

下圖顯示了電池儲能系統(tǒng)可以為市場運營商提供的信心。

Aurecon公司進行的建模研究了維多利亞和南澳大利亞的電網(wǎng)互聯(lián)器，裝機容量為200MW。

黑線表示采用傳統(tǒng)發(fā)電機發(fā)電的情況。這些規(guī)則要求控制在6秒內(nèi)得到響應，但這太慢了。電網(wǎng)頻率可能在5秒內(nèi)經(jīng)降至49 Hz以下，并開始減載。

隨著采用快速響應的電池儲能系統(tǒng)，頻率下降很可能更早地被阻止，并調(diào)整運行在正常工作頻率范圍，家庭用戶或企業(yè)甚至并不會發(fā)現(xiàn)電源供應切斷或受到影響。

不僅電力正常供應，而且降低了這項服務的成本。該圖表顯示了對之前現(xiàn)有和采用電池儲能系統(tǒng)的的化石燃料發(fā)電機的平均支付成本情況，黑色線條代表沒有采用電池儲能系統(tǒng)的頻率控制和輔助服務（FCAS）平均支付成本，右邊的綠色線條表示采用了霍恩斯代爾(Hornsdale)電池儲能系統(tǒng)的頻率控制和輔助服務（FCAS）的平均支付成本，不僅更快、更準確，而且成本更低。

Neoen公司指出，當市場運營商要求提供35MW的本地頻率控制和輔助服務（FCAS）供應時，采用電池儲能系統(tǒng)可節(jié)省350萬美元。頻率控制和輔助服務（FCAS）市場一年節(jié)省的成本為4,000萬美元。

霍恩斯代爾電池儲能系統(tǒng)的存在已經(jīng)消除了強制實施這一限制的必要性，并且通過這樣做，并且這樣做甚至可以取代部分天氣然發(fā)電設施。

霍恩斯代爾電池儲能系統(tǒng)的另一個重要作用是系統(tǒng)完整性保護系統(tǒng)(SIPS)計劃，該計劃旨在避免發(fā)生南澳大利亞州2016年多次發(fā)生的電力系統(tǒng)黑啟動（System Black）的情況。

Aurecon公司指出，電池儲能系統(tǒng)是系統(tǒng)完整性保護系統(tǒng)(SIPS)第一階段的關(guān)鍵參與者。在電網(wǎng)發(fā)送的信號大約250毫秒內(nèi)，霍恩斯代爾電池儲能系統(tǒng)輸出100MW的電力。實際的增量放電量將取決于當時的運行狀態(tài)。系統(tǒng)完整性保護系統(tǒng)(SIPS)指令下的最小增量放電量將是南澳大利亞州政府預留的70MW容量，但如果霍恩斯代爾電池儲能系統(tǒng)當時對其全部市場容量充電，則增量響應可達1400MW。

在系統(tǒng)完整性保護系統(tǒng)(SIPS)活動期間，霍恩斯代爾電池儲能系統(tǒng)將為電網(wǎng)互連器提供近乎瞬時的70-140MW的電力支持。因此南澳大利亞州的負載減少量為200MW（取決于應急事件的時間和幅度）。

需要注意的是，雖然這種電池儲能系統(tǒng)具有一些特定的作用，但也可以做一些完全不同的事情。而對于其中一些角色，例如平衡相鄰風能和太陽能發(fā)電廠的輸出，為孤島設施（提供電力，以及許多其他電網(wǎng)服務。

Aurecon公司指出，市場的設計及其規(guī)則和操作程序需要快速掌握技術(shù)。當然，還有更多的事情可以做。

目前超過5MW的儲能設施需要為預定負載和市場客戶注冊。新的注冊類別可以使獨立的電池儲能系統(tǒng)或混合電池儲能系統(tǒng) +發(fā)電機具有適用于“混合系統(tǒng)”的單一注冊、單一性能標準，提供單組市場投標，以及接收每項服務的單一調(diào)度指令。

AEMO公司正在探索新的雙向資源提供商類別將如何促進電池儲能系統(tǒng)的集成。為確保運營和商業(yè)可行性，設計細節(jié)需要考慮分類、發(fā)貨價格范圍和任何其他合規(guī)要求。

為了對其速度和準確性提供適當激勵，還需要建立快速頻率響應(FFR)市場，該市場在一些海外市場已經(jīng)建立，并且通常僅由電池儲能系統(tǒng)來完成，尤其當更多的風力發(fā)電和太陽能發(fā)電進入電網(wǎng)時。

要做到這一點還有很多工作要做，特別是當更多的電池儲能系統(tǒng)和抽水蓄能系統(tǒng)進入市場時。也許同樣重要的是需要了解當前能源政策和理論，以便了解儲能系統(tǒng)的重要性。