光伏项目激增、并网难再现,哪些技术可缓解?

  • 2022年01月02日
  • 作者: Selina Shi

    Selina Shi

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  • 翻译: Selina Shi

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POC-MAST技术解决方案可并入132kV架空路线。

POC-MAST技术解决方案可并入132kV架空路线。

可再生能源区正在推进数千兆瓦的可再生能源并网申请。

可再生能源区正在推进数千兆瓦的可再生能源并网申请。

近年来,由于技术成本的急剧下降,越来越多的国家希望能源电网实现脱碳。在此推动下,太阳能发电在全球各地激增。因易于安装,太阳能常常受到赞誉,但尽管如此,并网往往是项目的难点所在。

为了帮助受限电网融入越来越多的太阳能发电项目,新的技术正在涌现。这里我们探讨了三个通过技术助力电网更快脱碳的案例。

在澳大利亚、西班牙和英国等国家,由于老化的基础设施难以跟上多样化的、分布式发电的步伐,并网延误导致太阳能的投资和开发面临挑战。

人们正在开发一些新技术来缓解并网问题,其中包括Point of Connection Mast并网解决方案(POC-MAST),可再生能源区和变电站新战略。

POC-MAST如何使太阳能电站并入电网

作者:Martin Buckland,Freedom Professional Services总经理

电网运营商正在努力与蓬勃发展的可再生能源行业一起扩张,因而对于太阳能开发商来说,将它们的项目并入配电网构成了一项挑战。为了缓解这一问题,许多人正寻找用于替代传统并网方式的创新技术,通常来说,传统并网方式非常昂贵。

Point of Connection Mast(POC-MAST)是一种可以令发电或负荷项目的并网流程更快、更安全、更具成本效益的革命性解决方案。POC-MAST适用于连接高达132kV的架空线路,既可以连接张力塔,也可以连接悬挂塔。它正在彻底变革新项目并网的方式。

POC-MAST最初是由NG Bailey集团旗下Freedom公司开发的。对于不可使用传统并网方式的可再生能源项目来说,POC-MAST可被视为一种定制解决方案。这种解决方案克服了与传统并网方式相关的多种常见障碍,为开发商和配电网运营商带来了多重利益。

英国的配电网运营商有义务为新客户尽快提供并网服务,此外,它们还必须在提供及时服务和确保对现有客户的最小干扰之间取得平衡。由于新的并网业务会造成严重干扰,这些项目通常只能在英国的夏季进行,因为此时对电网的需求较低。此外,客户需要的并网时间越长,在等待项目并网期间,客户损失的潜在收入就越多。

配电网运营商发现,并网申请从每年的几个急剧增加到每月的几十个,这给它们带来了更频繁、更快速并网的压力。

POC-MAST旨在满足发电、负载和电池储能市场技术进步的要求,与传统并网方式相比,它的一个关键优势在于无需将电缆拉回最近的变电站或建设新的架空线塔,这反过来加快了整个并网流程。

POC-MAST是在地面上组装的,在并网新项目时不需建造新塔和临时分流塔。由于大部分工作是在地面上进行的,因此不存在高空作业的安全风险。电网需要断电的次数以及与POC-MAST相关的施工范围的缩小节省了时间、降低了成本,并将健康和安全风险降至最低——所有这些都对并网方案是否可行产生了积极影响。

这一产品还可以将新并网项目对环境的影响降至最低。螺钉锚固地基不需要深挖作业,一个项目可以节省高达30吨的混凝土。

首个POC-MAST项目安装在英国的一个新太阳能电站中,这一电站需要并入配电网运营商、英国电网公司业务区的一个33kV架空线塔,这一区域包括英格兰东南部、东部和伦敦。该架空线塔建于20世纪40年代,由于线塔构造不同寻常,对塔的现有钢结构进行改造会带来问题。

在对现有塔架进行了详细研究后,首个应用POC-MAST的项目启动投产。POC-MAST是一种安全、经济的解决方案。虽然这是第一次使用这种解决方案,但设计和安装都根据预算按时安全交付。

最近,Freedom为苏格兰和南部电网公司(SSEN)的70MW太阳能电站采用了POC-MAST方案。这一太阳能电站位于Wiltshire的 Lyneham,占地面积213英亩,由SSEN与英国国防部共同开发。由于毗邻一片古树林,电站位置构成了数项挑战。最初,永久并网需要安装一个新塔架,改变一条架空线路并拆除部分林地,而采用POC-MAST方案可以实现与现有塔架的直接连接,无需破坏周围林地。

环形连接所需的两个POC-MAST分别在短短6分钟内吊装到位,整个安装流程用了10个工作日。与此相比,建设新塔架和分流需要更长的时间,两条线路要多次停电,而且成本会高出许多。

POC-MAST也已经在其他项目中使用并取得了巨大成功。反馈是积极的,设计解决方案可以实现可再生能源的灵活并网。使用相对较轻的结构可以让发电机灵活并网,与使用现有并网解决方案相比,所需时间只有前者很少的一部分,这无疑有助于配电网运营商优化基础设施使用。

新南威尔士州可再生能源区有助于克服电网拥堵挑战

作者:新南威尔士州政府规划、工业和环境部的一名发言人

未来十年,新南威尔士州的能源行业将以前所未有的规模发生变革。可再生能源区可以将可再生能源与储能和电网基础设施结合起来,向家庭和企业提供廉价、清洁、可靠的电力。

鉴于可再生能源成本的急剧下降,储能领域取得的进展,以及新南威尔士州地区拥有的丰富可再生能源,可再生能源区已成为取代即将退役的燃煤电站的最佳选择之一。通过在同一地点连接多个可再生能源发电机和储能,可再生能源区发挥了规模经济的优势,以较低的成本解锁了新能源潜力。

新南威尔士州政府及其新的法定机构——新南威尔士州能源公司正在协调Orana中西部、新英格兰、西南、Hunter中海岸和Illawarra地区五个可再生能源区的开发。

现在就采取行动至关重要,从2023年开始,该州五座燃煤发电站中的四座预计会在未来15年退役。这些电站目前提供了该州约四分之三的年发电量。如果它们在关闭前没有被取代,消费者将面临大幅涨价。

为了使新的发电设备并入电网,还必须紧急升级电网基础设施。人们花了30年时间来规划和建设现有发电和输电设施,现在,必须在一半的时间内取代这些设施。每个可再生能源区预计需要十年时间建设,每个抽水蓄能项目预计需要八年时间开发。

作为交付这些可再生能源区的核心,一个协调一致、提前规划的方法会有助于解决目前阻碍新南威尔士州投资的两项主要挑战,释放支持这种能源转型所需的私人投资的规模。

第一个挑战是电网容量不足。新南威尔士州的许多潜在可再生资源都位于该州电网容量较低的地区,这使投资者难以承诺建设新的发电和储能项目。同时,为了连接新的发电和储能项目,需要升级电网。但是,除非这些项目已经获得了建设承诺,否则电网公司不能确定它们可以收回电网升级的全部成本。

为了解决这一 "鸡与蛋 "的问题,新南威尔士州政府的电力基础设施路线图引入了电网基础设施建设授权条款,同时确保电力消费者只用支付这些升级的有效成本。

为了对电网进行规模化的高效投资,拟议改革将建立一个专设制度——传输效率测试制度,这类似于传输的监管投资测试(RIT-T)和国家电力规定中对可再生能源区电网基础设施项目的成本回收条款。

路线图要解决的第二个投资挑战是,目前进入电网的方式没有为鼓励投资发挥协调控制作用。这意味着随着更多项目并入电网,早期先行者的项目最终可能会被削减或遭遇拥堵。这种 "搭便车 "的风险对升级电网的投资产生了抑制作用,增加了前期资本成本。

为了解决这个问题,路线图会提供准入计划,用于管理可以连接到可再生能源区特定电网基础设施的发电和储能项目,此外还有管理这一基础设施的使用。

根据建议,按照准入计划,可再生能源区电网基础设施的准入将通过竞争流程展开。内容包括发电和储能项目并网以优化可再生能源区基础设施使用,确保最大限度的减少基础设施对当地社区的影响,并为当地社区创造利益。

发电商将支付并入可再生能源区的准入费用,其中包括了支持社区和就业举措的内容。

新南威尔士州能源公司也在调研潜在的创新电网基础设施解决方案,例如技术解决方案。这些解决方案可以通过提升输出容量、补充电网扩容、提高电网灵活性或提供额外系统强度来优化可再生能源区性能。

对于每一个可再生能源区来说,我们都遵循一个全面的、以参与为主导、基于证据的流程。

我们确保可再生能源区会获得社区和行业的支持,成为澳大利亚能源市场运营商综合系统计划、其他新南威尔士州可再生能源区和更广泛的路线图目标的补充。

每个可再生能源区的开发方式不同,反映的是每个地区独特的机遇和挑战。虽然如此,对于所有利益相关方和社区来说,新南威尔士州能源公司将遵循早期参与、公开参与的原则。

尽管挑战的规模巨大,但我们已取得了重大进展。

最近,为中西部Orana 可再生能源区以及新英格兰可再生能源区开展的行业利益登记流程得到了投资者的热烈响应,拟议项目总量分别为每个可再生能源区规划电网容量的9倍和4倍。

改革已经开始,我们正在实现我们的最终目标——2030年,新南威尔士州将享有全球最便宜、最可靠和最清洁的能源。

开发区域 "中心 "以解决基础设施挑战

作者:Steve Serpant和David Williams,Gridmode公司董事

英国是首批制定了具有法律约束力的、2050年净零排放目标的国家之一。英国还希望至2035年实现电力系统脱碳。2021年10月19日,英国商业、能源和工业战略部发布的净零战略要求,建立一个安全的、本土化的能源行业,减少对化石燃料的依赖,降低全球能源趸售价影响。

我们需要迅速增加自给自足的电力以实现这一目标,例如太阳能和风能发电。此外,由于我们严重依赖天然气、使用同步发电机发电,我们还需要一个大型的转换或替换计划。

英国需要迅速转向可再生能源发电,同时平衡风能或太阳能发电的间歇性问题。目前,平衡部分是通过天然气发电(甚至是煤炭)来支持的。为此,人们使用了一些电池,但仍有必要将电网中的电池基础设施规模增加许多倍。

正如我们在最近几个月看到的,我们需要保护英国不受天然气价格上涨的影响,所以,减少我们的天然气项目是关键所在。为了满足日益增长的需求,我们需要大量的发电,减少天然气项目会留下巨大缺口。此外,目前从其他国家进口能源还使我们面临着巨大的低价能源短缺问题。

Gridmode是太阳能项目开发领域的一家能源基础设施初创公司,设计和开发能够解决特定区域电网基础设施问题的 "枢纽",进而大规模释放可再生能源并网能力。

在开发英国大型地面太阳能项目的同时, Gridmode的可再生能源开发部门Gridmove被迫并入英国输电网,因为区域配电网运营商无法容纳这种开发项目。这是目前整个英国面临的一个共同问题,这也是英国实现净零目标需要真正考虑的一个问题。

公司计划付诸实施一个进一步开放更多场地的战略,这比仅仅包含太阳能光伏或电池储能系统的战略更加全面。没有可以解决特定电网问题或电流的单一技术。新办法被视为传统电网基础设施资产所有权的替代方案。

到目前为止,Gridmode已经实施了一项旨在帮助缓解电网限制问题的战略,进而解决整个英国的并网问题。凭借作为一家开发商的经验,公司的这项战略通过瞄准国家电网的受限地区,结合新发电项目的已知进展来发挥作用。具体制约因素是通过特定厂址的并网研究确定的。这一研究分离出可能已经或会继续制约电网的因素。然后确定具体的并网策略,缓解这些制约因素,释放容量。

英国推出了一项10亿英镑资本计划,用于投资400kV私有变电站电网。通过这一计划,预计未来十年,英国会解锁高达8GW的可再生能源新容量。英国各地计划建设逾30个400kV变电站,项目开发计划于2023年年初启动。包括TLT律师事务所和市场研究公司Cornwall Insight在内的独立专业公司都参与了这一项目。

此外,这一计划还会建设并入英国输电网的约3GW电池储能基础设施,这可以进一步支持向非同步发电的转移。

(责任编辑:Selina Shi)

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