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儲能技術能夠增加傳統發電機組的使用壽命

出處 Renewable Energy World 作者 徐慎遠摘譯 年份 2020/10/14
報告類型 新聞報導 分類 新及再生能源 資料時間 2020年10月
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        由於傳統石化發電機組的悠久歷史,其停機時所統計的運轉數據極為眾多,且隨著電力批發及電力容量市場的出現,業界認為另一個可以繼續維護這些機組的誘因,就是降低停機的機率。但從另一方面來看,由於市場需求增加了這些大型石化發電機組的開關頻率,使得停機的次數增加,這促使了傳統機組整合電力儲存的新興解決方案。

        因為電力儲存設備具彈性,可減少傳統機組啟動與停止的頻率,從而減少耗損並有更佳的停機統計數據。對老舊的機組來說,可用時間增加意味著更好的容積值。儲能設備累加價值所帶來的利益,不僅可以幫助儲能行業在電網上整合更多的儲能設備,也能資助用以建構收集各類儲能設備統計數據的結構化資料庫的商業案例。

北美電力可靠性公司-發電可靠性數據系統資料(NERC GADS data)

        自從1982年以來,北美電力可靠性公司(North American Electric Reliability Corporation, NERC)就開始收集各種燃料類別的發電機組的停機統計,並以100MW為分類區間,比如一個550MW的燃煤機組就屬於500-599MW的分類區間。在發電可靠性數據系統資料中(Generating Availability Data System, GADS),高於20MW的傳統設備必須要提供停機數據。

        隨著越來越多再生能源發電加入輸電網路系統,其數據也逐步納入NERC的資料庫當中,比如超過75MW的風力發電設備,就被要求必須提供停機數據給NERC。而在太陽能方面,NERC也已經在為太陽能的GADS資料制定統計規則。在電力需求側方面也有自己的資料庫,稱「需量反應可用性數據系統」(Demand Response Availability Data System, DADS),同時還有傳輸可用性資料系統(Transmission Availability Data System, TADS)負責傳輸設備停機資料的收集。

中部電力調度中心-發電可靠性數據系統資料(MISO GADS data)

        美國的中部電力調度中心(Midcontinent Independent System Operator, MISO)由於Resource Adequacy計畫的效應,在2006年電力市場啟動後進行GADS資料收集。在傳統思維中,每個組織化的電力市場裡,市場營收是機組維修的誘因,然而從近期資料來看,卻不是那麼回事。

        從用來規劃2020備轉容量的資料看來,MISO表示多達四分之三的影響是由於資源組合與效能的變化,這其中位於密西根與路易斯安那州的機組表現最差。

        機組的性能數據對電力容量市場有著實質的意義,從MISO在2013-2020年中備轉容量有著近乎三個百分點的增加就可以證明。備轉容量的增加是由於在停機率提升的同時,再生能源的容量也逐步攀升。例如,從MISO數據來看,在2013年風力發電併網容量為13,000MW,到了2020年再生能源的併網容量,風力已經超過了25,000MW,而同時太陽能也達到3,000MW。

對彈性資源的需求增加

        再生能源佔比增加是造成市場需求轉向,提高傳統機組停機週期的原因之一。在資源可用性與需求白皮書(Resource Availability & Need (RAN) white paper)中,MISO數據的顯示,傳統機組停機需求一再重複出現。燃煤發電機組除役與傳統機組使用期提高,也造成備轉容量更為高升。

儲能可以減少停機週期

        儲能設備可以在幾分鐘,甚至某些情況下幾秒鐘內對頻率擾動做出回應,因此可以減少傳統機組對電網平衡需求的回應。而目前獨立電力調度中心(ISO)有大量的再生能源等待併網,因此太陽能與儲能合併併聯在同一個介接點(Point of Interconnection,POI)上,以減少頻率擾動是現在很流行的趨勢,然而混合能源不一定非得是再生能源加上儲能,廣義來說也可以是儲能與傳統機組的組合。

        美國儲能協會(Energy Storage Association, ESA)推薦MISO討論如何解決4小時容積值存儲需求,因為資源可用性與需求白皮書,希望用所有的時間和能源來規劃相關措施,而不單純只是容積規劃。另外,減少負載損失機率的小時數,則說明了藉由在小於4小時內提供儲能全部的能源,使儲能更具市場價值,將不會是太遙遠的事了。

北美電力可靠性公司發電可靠性數據系統的儲能技術(NERC GADS for Energy Storage)

        隨著儲能設備同時在用戶側與電網側的擴增,停機數據資料庫就需要顯示出對各種不同的儲能電池及各式化學儲能的可用時間。這些可用的時間有助於計算各類別的有效的強制停機率,而該機率跟存儲容積值以及其他市場上的傳統機組有關。關鍵的問題在於:無法管控是否透過傳統機組或藉由可用的外部輸電對儲能充電?

        因為儲能是發電、輸電及配電的重要資產,是否需要利用NERC-GADS/TADS/DADS或另外的資料系統來蒐集儲能可用時間,仍然需要再觀察。

下一步

        中部電力調度中心缺電期望值(MISO Loss of Load Expectation,LOLE)研究其模型的機組停機數據將在2020年11月上旬發布他們下一年的備用容量目標。目前無法預知明年的容量取得,會對停機資料會帶來什麼樣的影響。