并网储能:英国能源难题中的一块新拼图

电力行业目前正在经历半个多世纪以来最大的转型。多样化发电资源的需要，引入新的可再生能源、核能和化石燃料工厂，与现有的发电基础设施合作，调整配电网络，使这些资源为国家电网做出贡献，发展智能电网和智能设备，使需求根据全天电力的可用性和成本而变化，所有这些都在改变电力的产生方式。访问和使用。

然而，电力网络的另一个组成部分也需要关注，但目前还没有站稳脚跟:能源存储。这在未来几十年将是至关重要的:根据技术创新需求评估(TINA)低碳创新集团根据8月发布的一份报告，英国2050年的能源需求将包括7-59吉瓦的总并网电力存储容量。

根据帝国理工学院能源期货实验室的一份附带报告，这主要有两个原因。首先是可再生能源在能源领域的容量不断增加。就像风电场的反对者很快指出的那样，风并不是一直在吹，所以能够储存起风时产生的多余电力以平衡供应是很重要的。这同样适用于海浪发电，如果它是作为一项大规模技术开发的话，同样适用于潮汐发电，尽管原因略有不同。尽管潮汐是高度可预测的，但它们并不一定在需要电力的时候出现;例如，夜间潮汐产生的电力需要储存起来。

帝国理工的报告说，另一个原因是电力需求即将增加。随着未来几十年供暖和运输系统的电气化，峰值需求将急剧上升，这“可能导致发电基础设施和电网资产的显著退化”，导致系统集成成本的增加;能源储存有可能降低这些成本。

目前有几种处于不同发展阶段的技术可以用于能源储存。在英国，目前最大的并网蓄能计划使用抽水蓄能，这是水力发电的一种变体:多余的电力被用来将水从低水位的水库泵到高水位的水库，当电力需要重新输入电网时，水在重力作用下通过水力涡轮机下降。

其中最大的设施被认为是英国目前的工程奇迹之一:位于威尔士斯诺登尼亚山区的Dinorwig，也被称为“电力山”。该洞穴由埃利迪尔·法尔山内16公里长的隧道组成，耗时10年，在20世纪70年代耗资4.25亿英镑，挖掘了1200万吨岩石，创造了当时欧洲最大的人造洞穴。该电站有6台300MW发电机，总容量为1.6GW。

这就是问题所在:这只是英国预计需要的存储容量的一小部分，而且几乎没有机会进一步进行类似规模的抽水存储:它需要山区景观，这仅限于该国的几个部分，而这些都是自然美景，受到适当的保护，建造起来非常复杂。虽然在苏格兰有一些较小的抽水蓄能设施，并且已经计划将水电站转换为抽水蓄能(甚至有人提议在埃克斯穆尔建造一个与Dinorwig类似大小的设施，该设施在20世纪70年代被放弃，当时大量核电站的计划被搁置)，但抽水蓄能不太可能满足英国的并网储能需求。

但是，即使是间歇性的风力发电场，情况也不像看起来那么简单。奥雅纳(Arup)大型电力项目高级顾问史蒂夫·阿金特(Steve Argent)坚持认为，认为每个风电场都需要配套的储能系统是错误的。“这是一个网格问题，”他解释道。“事实是，英国是一个风很大的国家，尽管一个特定的地方可能在任何时候都没有风，让风力涡轮机闲置，但很可能另一个地方会有充足的风。”他说，储能问题并不是为单个风电场提供足够的支持，而是要确保整个系统有足够的备份，以应对整个国家经历的平均风力变化。

英国能源研究委员会和能源未来实验室的Philipp Grünewald表示同意。他说，当人们谈到要在风力发电场旁边建储能设施时，我非常担心。他说，把全国各地的风电场连接起来，使供电更加顺畅，效果会好得多。首先，你需要储存更少的电力，因为有些人会发电，而有些人不会;如果每个农场都有自己的仓库，它们就得大得多。建立一个分销网络比建立存储要便宜得多，在本地建立额外存储的成本将完全超过网络周围分销损失的成本。

事实上，Argent说，储存问题可以完全颠倒过来，被看作是关于需求的争论，而不是关于供应的争论。如果需求可以与供应相匹配，例如通过智能电网、智能电器和工业设备，这些设备可以根据可用电量改变其用电量，那么就不需要额外的存储。他补充说:“我们说的是在电力充足时自动降温，然后在用电高峰期自动关机的冰箱。”

然而，与大多数权衡一样，实际情况介于两者之间。智能电网的建立和设备设备的更新将在一定程度上平衡需求，但电网仍然需要可用的存储。

但这仍然存在一个问题:谁将建造、拥有和运营这些存储设施?Grünewald表示，这可能是一个主要的症结。他说，我一直在研究这个问题，它有点像一个旋转木马。他说，我问发电公司是否愿意建造储能设施，他们认为这不是他们的责任;他们认为这是一个网络功能。如果你问网络运营商，他们会说政府规定他们不允许拥有发电能力，讽刺的是，存储被归为发电能力;但如果有人将其作为合同服务提供，比如需求聚合器，他们会很乐意为此付费。所以我和他们谈了谈，他们说他们很乐意提供服务，但他们不从事投资资本密集型设备的业务，间歇性也不是他们的问题，所以我为什么不和发电机谈呢?就这样绕着它转。”

一个问题可能是，没有一个组织可以在不同的公司之间进行谈判:如果需要连接四个属于不同运营商的风电场，谁来支付存储费用，谁来建造?然后，Grünewald补充道，还有一个问题是合同可能是什么样的，以及如何处理相互竞争的利益。他说，苏格兰和南方能源公司目前正在对此进行调查，该公司正试图在奥克尼建立一个储存计划。SSE正在提供一个11kW的网络接入点，并邀请潜在的存储供应商在柯克沃尔电站旁边建设容量;商业合同的问题，以及如何为存储供应商提供激励，可能会成为一个关键问题，决定是否有人提出建议。

Grünewald概述了可能的操作困难。他说，可能会有一段时间风很大，储能系统运营商会希望提高电费，以利用多余的风。但当需求很高时，这种情况可能会发生，配电运营商会说，请不要充电，我们需要排放，以避免电网压力过大。他说，这种利益冲突可能会造成相当大的问题。“不同的人需要不同的存储设备，如果没有人全面负责，可能很难进行协商。”

存储系统看起来像是一个经典的市场问题:存储系统将允许间歇性发电能力的运营商充分利用他们的设备，从而最大化他们的潜在收益。但如果没有某种全面的监督，问题似乎会超过解决方案。形势正在发展，但就像与英国能源网络相关的一切一样，时钟在滴答作响，2050年的时间曾经看起来如此遥远，现在却令人不安地近在眼前。