Tehachapi energilagringsprosjekt - Tehachapi Energy Storage Project

Tehachapi energilagringsprosjekt
Oversikt over Tehachapi Energy Storage Project, Tehachapi, CA
Land	forente stater
plassering	Tehachapi, Kern County, CA
Koordinater	35 ° 7′24 ″ N 118 ° 22′48 ″ W / 35.12333 ° N 118.38000 ° W / 35.12333; -118.38000 Koordinater: 35 ° 7′24 ″ N 118 ° 22′48 ″ W / 35.12333 ° N 118.38000 ° W / 35.12333; -118.38000
Status	Operasjonelt
Byggingen begynte	2013
Kommisjonens dato	2014
Eier (e)	Edison i Sør -California
Operatør (er)	Edison i Sør -California
Kraftproduksjon
Typeskiltkapasitet	8 MW
Lagringskapasitet	32 MWh
Eksterne linker
Nettsted	https://newsroom.edison.com/releases/sce-unveils-largest-battery-energy-storage-project-in-north-america
[ rediger på Wikidata ]

Den Tehachapi Energilagrings Prosjekt ( TSP ) er en 8 MW / 32 MWh litiumion-batteri -basert gitterenergilagringssystem ved Monolitten Understasjon av Southern California Edison (SCE) i Tehachapi, California , som er tilstrekkelig til kraft mellom 1600 og 2400 boliger for fire timer .. Ved igangkjøring i 2014 var det det største litiumionbatterisystemet som opererte i Nord-Amerika og et av de største i verden. TSP regnes for å være en moderne pioner for energilagring med betydelige prestasjoner som har bevist levedyktigheten til energilagring i bruk i skala ved hjelp av litiumionteknologi. Mens TSP opprinnelig ble tenkt som et forsknings- og utviklingsprosjekt , fortsetter TSP driften i dag som en ressurs på distribusjonsnivå for SCE og for kalenderåret 2020, rapporterte SCE at TSP opererte i engrosenergimarkedet med inntekter som overstiger drifts- og vedlikeholdskostnader.

System

I mai 2013 tildelte Sør -California Edison TSP -kontrakten til et konsortium ledet av LG Chem , batteridivisjonen til det sørkoreanske industrikonglomeratet LG Corporation . LG Chem leverte batterisystemene mens ABB Group leverte omformerne og LG CNS ga prosjekterings- og konstruksjonsstøtte.

TSP-systemet var et av de første som demonstrerte montering av en stor mengde litiumionbatterier i et enkelt system i størrelsesorden megawatt kraft og titalls megawattimer energi for å gi elektrisk nettstøtte . Prosjektet bruker batterier som er oppgradert til elektriske kjøretøyer og demonstrerer synergiene mellom batterier for bil- og elnettet. I løpet av 2009 til 2014 ble mer enn 120 energilagringsprosjekter i nett igangsatt, noe som markerte et betydelig vendepunkt for nettbatterier. TSP-systemet hadde en vesentlig rolle i dette som et stort, verktøy-eid system som tilbyr flere energitjenester ved hjelp av kommersielt tilgjengelige produkter.

TSP-systemet ble designet og evaluert ved hjelp av en applikasjonsdrevet tilnærming. Energilagring for vindparkene ved Tehachapi Pass har blitt grundig studert tidligere, inkludert virkningen av energilagring på Monolith Substation. Som Edison International , morselskapet i Sør -California Edison (SCE), beskriver, er det en fortsatt interesse for energilagring fra verktøy , sammen med et syn på at det vil være tekniske innovasjoner for å hjelpe med å administrere nettet på en mer effektiv og pålitelig måte .

Den historien om seismisk aktivitet i Kern County , inkludert skader på transformator strukturer, skapte noen utfordrende system design krav, for eksempel at de befolkede batteristativ designet og testet for å oppfylle IEEE 693-2005, anbefalt praksis for seismisk Prosjektering av nettstasjoner anbefalinger. Siden igangkjøring i 2014 har området opplevd ikke bare seismisk aktivitet, men også flom og påfølgende gjørmskred .

En viktig leksjon er viktigheten av subskala testing av det elektriske verktøyet før full systemdistribusjon, slik at sikkerhet og operasjonelle kontroller og funksjoner kan evalueres fullt ut. Dette var den første kjente bruken av et delsystem av en annen enhet enn en produsent eller integrator for å lette testing, igangkjøring og pågående drift i full skala. Minisystemtestplanen inneholdt to faser:

1. Utføre sikkerhetstester på den forventede oppførselen til batteriene og batteristyringssystemet under avbrudd i kommunikasjonsveier under oppstart og drift av systemet og
2. Utføre systemakseptantester på minisystemet for å verifisere korrekt bruk av kontrollalgoritmene, testmodusene og systemresponsen før du utfører de samme testene på hele systemet.

Det originale minisystemet ga ingeniører støtte for full oppstart og igangkjøring av systemet, men med bare en batteriseksjon og en inverter-serie, kunne ingeniører ikke teste driften av systemet med flere inverter-batterier i laboratoriet, for eksempel som balanseringskontroller i tverrsnitt, multi-inverter-drift og symmetrisk og usymmetrisk drift av inverter-oppstillingene. For å ligne mer på hele systemet ble minisystemet utvidet i desember 2015 til å inneholde dobbelt så mange av hver komponent, noe som resulterte i et system med to omformerkontrollere, inverteroppstillinger og batteriseksjoner.

Minisystem som brukes til undersøkelser og evaluering i underskala

TSP-systemet er konstruert av 608.832 litiumionbatterier som er innelukket i 10.872 moduler på 56 celler hver og deretter stablet i 604 stativer. En toveis inverter eller kraftomformingssystem (PCS) gir den like -to- AC- konverterings under utladning av batteriet og AC-til-DC-konvertering for batterilading. Batteriene er plassert i en bygning på 6 300 kvadratmeter (590 m ² ). TSP-systemet kan levere 32 megawattimer energi, med en maksimal hastighet på 8 megawatt . Dette er tilstrekkelig til å drive mellom 1600 og 2400 boliger i fire timer. Mengden energi som er lagret ved TSP tilsvarer mengden som er lagret i mer enn 2000 Chevrolet Volt hybrid elektriske kjøretøyer.

Inne i Tehachapi Energy Storage Project under bygging

Utplassering

Spill media

Video som viser batterirommet til Tehachapi Energy Storage Project etter igangkjøring

TSP er et eksempel på kommersielt tilgjengelig storskala energilagring for elektriske nettapplikasjoner og en del av den økende flåten av energilagringssystemer. Distribusjonen av TSP har vært en del av det viktigste grunnlaget for å utvikle energilagring i California og for å øke nettets pålitelighet generelt. TSP gir også forbedret integrasjon og muligheter for bedre drift av fornybare energiressurser .

I 2014 var TSP et av de store energilagringsprosjektene i sammenkoblingskøen for California Independent System Operator (CAISO) med planlagte fordeler, inkludert oppstramming av fornybar produksjon, frekvensregulering, spin og non-spin-erstatningsreserver, rampestyring og energipris arbitrage. TSP -systemet ble testet ved åtte kjernetester utført av nettoperatøren eller under markedskontroll. Noen av lærdommene inkluderte utfordringene knyttet til avbruddsplanlegging, utfordringer med samtrafikkavtaler, fordeler med komponentvalideringstesting på fabrikkene og utarbeidelse av detaljerte trinnvise testplaner på forhånd. Både verktøyet og systemleverandøren fikk viktige perspektiver og innsikt under design, konstruksjon, igangkjøring og drift av TSP -systemet.

For å evaluere de 13 operasjonelle bruksområdene, definerte SCE åtte tester for å måle TSPs evne til å svare på følgende systembehov eller signaler:

1. Sørg for jevn spenningsregulering ved den lokale Monolith 66 kV bussen
2. Sørg for jevn spenningsregulering på den lokale Monolith 66 kV bussen mens du utfører andre tester
3. Lad under perioder med høy vind og utslipp under lav vind under SCE systemoperatørkontroll
4. Lading i perioder med lav belastning og utslipp i perioder med høy belastning under SCE-systemoperatørkontroll
5. Lad og lad ut sekunder til minutter etter behov for å jevne ut periodisk generering som svar på et sanntidsignal
6. Svar på CAISO -kontrollsignaler for å gi frekvensrespons
7. Svar på CAISO-kontrollsignaler for å gi spinn- og ikke-spinnreserver
8. Følg et CAISO -markedssignal for energipris.

Den siste prosjektrapporten for det amerikanske energidepartementet etter systemdistribusjon konkluderer med at TSP er en moderne pioner for energilagring, og oppnådde en rekke betydelige prestasjoner som har bevist levedyktigheten til energilagring i bruk i skala ved hjelp av litiumionteknologi. Disse prestasjonene inkluderer:

• Det største litium-ion-batterilagringssystemet i Nord-Amerika når det gjelder energikapasitet (32 MWh) ved idriftsettelse i 2014
• Det første batterilagringssystemet i California som er spesielt designet og drevet som en ressurs for dobbel bruk, som støtter verktøyets overførings- og distribusjonsfunksjoner og opererer i det konkurransedyktige kraftmarkedet
• Den første kjente bruken av en subskala eller minisystem av en annen enhet enn en produsent eller integrator for å lette fullskala testing, igangkjøring og pågående operasjoner
• Det første batterilagringssystemet integrert med SCEs systemomfattende Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) system som gir synlighet og kontroll på høyt nivå til nettoperatører
• Det første batterilagringssystemet som ble drevet av SCE og et av de første som ble koblet sammen, sertifisert og operert i CAISO -markedet
• Det første moderne, store, litiumionbatterilagringssystemet for batterier installert i en SCE-stasjon og koblet til det regionale overføringsnettet
• Fungerer som grunnlaget for påfølgende anskaffelser av SCE -energilagring

Panoramautsikt over batteribygningen for Tehachapi Energy Storage Project og Monolith Substation

Operasjon

Siden markedsoperasjonene startet i 2016, har TSP blitt oppført i Monthly Electric Generator Inventory of the Energy Information Administration (EIA) som en elektrisk generator. I løpet av denne perioden begynte MKB å publisere mer detaljert energilagringsinformasjon i sin årlige elektriske generatorrapport, inkludert batterikapasitet, lade- og utladningshastigheter, lagringsteknologityper, reaktiv effekt, lagringskapslinger og forventede bruksområder.

Spill media

Video som viser området Tehachapi Energy Storage Project, interiøret i toveis omformere, kontrollrom og batteribygging. Minisystemet, battericellen og batterimodulen i Pomona, CA-laboratoriet er også vist.

Driften av TSP-systemet har blitt beskrevet som et eksempel fra det virkelige livet på nettilkoblet energilagring, og noen av de første testene inkluderte lagring av vindenergi om natten og levering av det i løpet av dagen når kundene trenger det. The California Independent System Operator (CAISO), nett systemoperatør, deler sine drifts erfaringer med TSP internasjonalt med andre nettselskaper som en del av fortsatt tett samarbeid. Den pågående driften av TSP-systemet fortsetter å tilby nettjenester i energimarkedet og erfaringer fra energilagringssystemer for nett.

I sin årlige rapport til California Public Utilities Commission (CPUC) for kalenderåret 2020, rapporterte SCE at TSP fortsatte å operere i CAISO -engrosmarkedet og at markedsfordelene oversteg drifts- og vedlikeholdskostnadene. I tillegg til markedsoperasjoner, fortsatte SCE med å samle driftsdata for å evaluere de langsiktige driftskarakteristikkene til litiumionbatterilagringsteknologi i nettskala.

Analyse

En av de store fordelene med TSP -systemet er det brede spekteret av studier og analyser utført av flere organisasjoner for å ta opp ulike aspekter ved energimarkedet. Driftsinformasjon har blitt brukt som en del av utviklingen av insentiver for distribuert energilagring for California , New York , Hawaii og flere andre stater. Den energi system (EMS) og EMS struktur for TSP er blitt undersøkt for å utvikle og bestemme den tekniske, marked, og regulatoriske krav til energilagringssystem.

Den University of California, Riverside har brukt TSP for den stokastiske verdi av energilagring i engroskraftmarkeder for å bestemme optimale kraft forsendelses sekvenser. Resultatene fra denne studien inkluderer:

1. Systemytelsen påvirkes sterkt av rundturseffektivitet og effekt-til-energi-forhold.
2. Det optimale kraft-til-energiforholdet for engrosmarkedet er mye høyere enn den nominelle konfigurasjonen av 1 til 4 som vanligvis brukes i eksisterende energilagringsprosjekter.
3. De fleste inntektene kommer fra frekvensreguleringstjenester .

I en egen analyse brukte University of California, Riverside virkelige markedsdata fra TSP for å utvikle et optimalt tilbud, etterspørsel, planlegging og distribusjonsdesign basert på markedspriser for dagen og sanntid, beliggenhet, størrelse, effektivitet , levetid og ladnings- og utladningshastigheter. Temaet brukte og brukte batterier blir også undersøkt, og analyse viser at ved å bruke en av de foreslåtte budmetodene, kan TSP fortsatt være lønnsomt selv etter å ha mistet halvparten av energikapasiteten.

Basert på studiene beskrevet ovenfor, utførte University of California, Riverside en tilleggsanalyse for scenariene der batterisystemer eies av investorer og drives uavhengig og deltar i eksisterende markeder. Studien foreslår et nytt optimaliseringsrammeverk for å koordinere driften av store, prisproduserende og geografisk spredte energilagringssystemer i et nodalt overføringsbegrenset energimarked.

Den Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) publisert en samling av tekniske papirer analysere energilagring, blant annet en gjennomgang av TSP. Gjennomgangen beskrev hvordan TSP oppfylte prosjektmålene og ga den nødvendige operasjonelle bruken. Selv om det var noen utfordringer, inkludert kontrollsystemproblemer og en dårlig transformatordesign, var disse problemene ikke knyttet til selve lagringsteknologien. SCE fortsetter å bruke sine erfaringer fra TSP i utviklingen av ytterligere energilagringsprosjekter.

The Edison Electric Institute (EEI), som representerer alle investoreide verktøy i USA, publisert et sett med case-studier og beskrev hvordan TSP har evner til å gi nesten momentant maksimal kapasitet for fornybar energi som herjer, noe som minimerer behovet for tradisjonelle backup generatorer . EEI beskrev også at TSP forble operativ etter 24-måneders pilot- og testperiode for prosjektet.

Den EU-kommisjonen foretar en løpende analyse av energi lagringssystemer, inkludert TSP, og har globale samarbeid med tekniske eksperter for å utveksle og å lære om drift detaljer, utfordringer og beste praksis. Noen av utfordringene som ble løst for TSP inkluderte programmeringslogikk, sikkerhetsgrenser og dataggregering, samt bruk av konsistente stier for komponentkommunikasjon. Analysen nevner også hvordan systemintegrasjon og kontrollaspekter for energilagringssystemer generelt må løses og behandles av en europeisk hovedplan. I tillegg er resirkulering et tema som må håndteres når markedsveksten fortsetter.

TSP ble nevnt i en tidsskriftartikkel, utgitt av PV Tech Power , og beskrev hvordan batterilagring nå brukes som toppkapasitet . TSP beskrives som å gi støtte for rask utvidelse av fornybar energi, i tillegg til å være et sjeldent bruksskala batteri med en varighet på 4 timer i løpet av 2014-tidsrammen da den ble tatt i bruk. Artikkelen forklarer hvordan fire timer nå anses å være den optimale varigheten for toppkapasitet av to grunner: 1) Dempende toppbehov når solenergi stiger ned på sen ettermiddag og kveld og 2) Gir det optimale kostnadspunktet for litiumionbatterier å gi den kapasiteten.

Utmerkelser og utmerkelser

Informasjonsark distribuert under båndklippingsseremonien-Side 1

Informasjonsark distribuert under båndklippingsseremonien-Side 2

Spill media

Utvalgte deler av båndklippingsseremonien og guidede turer

En offisiell båndklippingsseremoni, omvisning på stedet og presentasjon av et anerkjennelsesbevis fra California State Senate ble avholdt den 24. september 2014. Høyttalerne inneholdt Doug Kim (Director of Advanced Technology, Southern California Edison ), Zack Scrivner ( Veileder, Kern County Board of Supervisors ), Dr. Imre Gyuk (Manager for Energy Storage Program, United States Department of Energy ), Dr. Seokhwan Kwak (Vice President of Marketing, LG Chem ), og Romeo Agbalog (Office of State Senator, Jean Fuller - 18. distrikt). Det ble gitt omvisninger i kontrollrommet, batterirommet og inverterskap.

Ved igangkjøring ble TSP valgt som finalist for 2014 Innovation Award for Energy Storage North America (ESNA). TSP er medlem av ESNA Hall of Fame. PBS vitenskapskorrespondent Miles O'Brien dekket TSP i 15. desember 2015 -utgaven av PBS NewsHour i et segment med Doug Kim fra SCE som diskuterte bruken av TSP for å lagre energi generert av vindturbiner.

Hundre mil nord for Los Angeles, i Tehachapi, California, kan vinden være en rikelig ressurs, men dessverre ikke til rett tid. Det blåser hardest om natten og spoler opp disse vindturbinene til sin høyeste effekt, når etterspørselen etter elektrisitet er på det laveste.

-  Miles O'Brien, PBS NewsHour

Så, å matche vindproduksjonen til når kundene virkelig trenger det, det er absolutt en av tingene vi ser på med dette systemet som du ser her, fordi du kan lagre energi.

-  Doug Kim, PBS NewsHour

I 2016 presenterte California Energy Storage Alliance TSP i ledende posisjon i en video med beslutningstakere, ledere i verktøyet og pionerer innen energilagring med tittelen Gamechangers: How Energy Storage Transforms Power System , som beskriver hvordan SCE var banebrytende for bruk av nettlager . Region 6 i IEEE tildelte sin direktørpris til SCE i 2016 med vellykket gjennomføring av TSP som en av de viktigste prestasjonene. Energy Storage Association (ESA) tildelte LG Chem Brad Roberts -prisen for fremragende industriprestasjoner i 2017 for markedsplass- og bransjeprestasjoner de siste årene, inkludert vellykket levering og igangkjøring av TSP.

På energitoppmøtet i Kern County 2017 beskrev Vibhu Kaushik, hovedsjef i SCE, TSP som starten på energilagringsprosjekter for nytte-skala for SCE.

... historien begynte virkelig her i Kern County for omtrent fem år siden da vi bygde verdens største energilagringsprosjekt, Tehachapi Battery Storage Project. 8 megawatt 32 megawattimer. Det fikk mye oppmerksomhet og skapte nyheter overalt ettersom batterilagring ble en del av energimiksingen på den tiden da folk begynte å se på batterilagring som en ressurs i megawattstørrelse.

-  Vibhu Kaushik, Kern County Energy Summit 2017, Southern California Edisons siste energilagringsprosjekter

PBS inneholdt TSP i Search for Super Battery- episoden av Nova i 2017. Verts- og vitenskapsforfatter David Pogue beskrev hvordan litiumionbatterier installeres på nettet og Doug Kim fra SCE forklarte bruken av TSP for utjevning, oppstramming og tidsforskyvning av vindkraft.

Rapportene fra 2018 og 2019 om økonomisk tabell fra Greater Antelope Valley Economic Alliance inkluderer TSP som et høydepunkt i seksjonene fornybar energi. Kern County, California, beskriver TSP som en sentral funksjon i sin portefølje for fornybar energi for lagring av energi fra solenergi og vindkraft og forbedring av nettets fleksibilitet og pålitelighet. Kern County fortsetter å dyrke energilagring for å gi økonomiske utviklingsmuligheter for 2020 og fremover.

I 2019 inneholdt det amerikanske energidepartementet TSP i Suksesshistorier Spotlight: Løsning av industriens energilagringsutfordringer . Casestudien undersøkte to områder: teknologiutvikling og innvirkning. TSP avansert teknologi ved å vise evnen til litiumionbatterilagringssystemer til å øke nesten umiddelbart til maksimal effektkapasitet. TSP demonstrerte også tekniske evner for frekvensregulering, reduserte overføringstap, spenningsstabilisering og utsatt overføringsinvestering. Casestudien beskriver hvordan TSP ble operert utenfor et laboratorium og i stor skala. Som et resultat er en av de viktige virkningene av TSP at den ga praktisk erfaring med drift og pålitelighet under virkelige ordforhold som et av de største energilagringssystemene som ligger på et trafikknett. Prosjektet ga maskinleverandører og programvare læringsmuligheter for systemleverandøren for fremtidige prosjekter. Ytterligere konsekvenser inkluderer å gi økt definisjon og utvikling av prosessen for å koble energilagringssystemer til nettet. På sin side ga dette forbedringer for å integrere energilagringssystemer i kraftmarkeder og gi finansielle data for verdsettelse av fremtidige prosjekter. En annen påvirkning som ble nevnt var at TSP ga en økt mengde fornybar energi på nettet, samt forbedret nettpålitelighet og strømkvalitet.

I 2021 nevnte Forbes TSP som et bemerkelsesverdig eksempel på energilagring brukt av SCE for lading og tømming av strøm fra det elektriske nettet til støtte for fornybar energi og elektriske forberedelser til elektrifisering og dekarbonisering. Forbes forklarte at TSP når som helst kan lagre og tømme energi ved hjelp av litiumionbatterier med begrenset varighet.

Se også

• Liste over energilagringsprosjekter
• Liste over batteristasjoner i California

Referanser

Sitater

Bibliografi

• "SCE avduker det største prosjektet for lagring av batterienergi i Nord -Amerika" . Edison International . Hentet 2020-05-10 .
• "Nord -Amerikas største batterilagringssystem for drift nå" . www.businesswire.com . 2014-09-24 . Hentet 2020-05-12 .

Eksterne linker

• https://newsroom.edison.com/releases/sce-unveils-largest-battery-energy-storage-project-in-north-america