本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
上周初，德克萨斯州输配电公司 Oncor 宣布了一项提案，计划在德克萨斯州电网上安装 5,000 兆瓦的电池储能系统。“改变游戏规则”这个词经常被用于能源存储项目——通常为时过早。但在这种情况下，我认为有一些明确的原因表明，Oncor 提出的交易可能成为电网电池储能领域改变游戏规则的发展。
1. 规模很重要
Oncor 的提案呼吁在该州各地安装数千个电池系统，大小从冰箱到垃圾箱不等，总功率容量为 5,000 兆瓦，总储能容量为 15,000 兆瓦时。这些数字听起来很大，但它们真正意味着什么？让我们将其置于背景中。
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根据美国能源部的全球能源存储数据库，目前全美国大约有 28,500 兆瓦的能源存储在运行。在这 28,500 兆瓦中，绝大多数（26,600 兆瓦）是抽水蓄能。所有电池加起来仅占 540 兆瓦，因此 Oncor 的提案将使美国电池储能总容量增加近十倍——全部在一个州和一个电网上。
在一个州的电网上安装如此多的能源存储可能会从根本上改变电网运营商安排发电厂以满足电力需求的方式。根据德克萨斯州电力可靠性委员会 (ERCOT) 的说法，德克萨斯州电网目前拥有大约 69,000 兆瓦的总发电容量。这个量足以向电网上的每个客户供电，并保持少量备用容量以备不时之需。Oncor 的提案将为 ERCOT 增加 5,000 兆瓦的储能容量，将电网的瞬时发电容量提高 7% 以上，并大大减轻满足夏季用电高峰需求的负担。此外，由于电池可以快速充电或放电以平衡发电与负荷以及可再生能源，Oncor 的提案将使德克萨斯州电网运营商能够瞬时增加或减少至少 7% 的总发电量，以保持电网平衡——即使安装了大量可再生能源。
2. 新型电网存储商业模式
您可能会问 Oncor 如何才能证明其雄心勃勃的能源存储项目总价 52 亿美元是合理的。如今，任何形式的能源存储都很难在批发能源市场上与传统发电竞争。在用电高峰时段，开启另一座天然气发电厂比用电池或其他设备中存储的能量来满足需求更便宜。
Oncor 并不否认这一事实。Brattle Group 受 Oncor 委托撰写的报告显示，如果拟议的能源存储完全由参与德克萨斯州市场的独立发电商所有，则不会获得回报。
结果……表明，仅存储的批发市场收益与存储成本相比是有限的。收益与成本之间的这种差异也与迄今为止私人对存储的投资极少的事实相符：可以获得的批发市场价值远低于目前的存储成本，目前的存储成本仍然超过 500 美元/千瓦时。
仅靠批发电力市场，存储无法收回其资本成本——但存储不仅仅是一个发电机。通过临时存储电力，战略性布局的电池存储设施可以帮助电网的某些节点度过短期的过载时期。通过这样做，能源存储可以帮助 Oncor 减少对新输电线路（仅设备就花费约 100 万美元/英里）的投资，减少对配电基础设施（例如变压器、变电站等）的投资，并提高其系统的整体可靠性。
为了从能源存储中获取输电和配电 (T&D) 收益以及电力市场收益，Brattle Group 提出了一个新的监管框架和商业模式，使 Oncor 能够出于 T&D 目的安装电池存储，获取 T&D 收益，然后将剩余的能源存储容量实时拍卖给合格的电力市场参与者。
据我所知，Oncor 和 Brattle 提出的商业计划是第一个切实可行的提案，它克服了能源存储在市场中的商业发电和 T&D 基础设施支持之间的激励分裂问题。
3. 公共财政与 Oncor 愿景的规模相匹配
发电机级能源存储应用和 T&D 应用之间的激励是分裂的，因为“电力拆分”（主要发生在 90 年代后期）迫使发电公司、T&D 或“线路”公司以及电力零售商在法律上分离，打破了以前的垂直一体化垄断。在德克萨斯州，线路公司（建造我们都在使用的电力线的公司）仍然是受州政府监管的垄断企业，而发电商和零售商则具有竞争力。
Oncor 是一家线路公司。它是一家受监管的垄断企业，拥有并运营着德克萨斯州各地约 119,000 英里的电力线和超过 300 万个客户智能电表。当 Oncor 想要投资新的输电线路或新的配电基础设施时，它会向德克萨斯州公共事业委员会提出申请，然后州政府决定是否为 Oncor 的请求提供资金。州政府通过添加到该州所有零售电费账单中的电力“输送费”来筹集资金，以支付 Oncor 新的 T&D 基础设施费用。
由于 Oncor 是一家受州政府监管的线路公司，因此根据法律，它不能直接参与批发电力市场。通过其拟议的商业模式，Oncor 希望获取增加能源存储的 T&D 收益，然后将未使用的额外能源存储容量拍卖给可以合法地向批发电力市场提供存储的独立发电商。
总而言之，Oncor 认为，已实现的 T&D 收益加上向合格的独立发电商拍卖能源存储容量的收入，证明了其在德克萨斯州电网分布式能源存储方面的投资是合理的。Brattle Group 的分析预测，由于 T&D 基础设施节省和拟议的能源存储拍卖收入，Oncor 的提案将导致德克萨斯州普通住宅电费略微下降（34 美分）。与此同时，电网可靠性和灵活性将提高。
如果德克萨斯州公共事业委员会同意这一评估，Oncor 可能会从州政府获得数十亿美元的资金，使其雄心勃勃的项目成为现实。Oncor 已经有一位著名的盟友：州参议员特洛伊·弗雷泽 (Troy Fraser)，他是 R-Horseshoe Bay 的成员，是自然资源委员会主席，并在 90 年代领导了德克萨斯州的电力拆分改革。正如他告诉《达拉斯晨报》的那样：
如果你有备用电力，那将是改变游戏规则的事情。我认为底线将是我们每一位当选者都有选民。如果我向他们展示一种降低电费并提高可靠性的方法，这些人会喜欢的。
德克萨斯州是否即将迎来前所未有的能源存储部署？这取决于公共事业委员会。无论如何，我认为很明显，Oncor 的提案有可能从根本上改变我们未来生产和分配电力的方式。
图片来源
NERC 地图 - ERCOT。
住宅账单影响图 - The Brattle Group。
