这个故事最初发表于 金丝雀传媒。
夏威夷 关闭最后一家燃煤电厂 2022 年 9 月 1 日，欧胡岛电网将消除 180 兆瓦的化石燃料基荷电力，这是该州在全国率先承诺到 2045 年停止燃烧化石燃料发电的关键一步。
但随着清洁能源在美国的蓬勃发展，此举提出了一个变得越来越紧迫的问题：如何在从熟悉的化石发电厂转向不受天气影响的小型和大型可再生能源组合的同时维持可靠的电网？
现在夏威夷有了答案：这是一个巨大的电池， 与巨大的电池不同 之前已经建成的。
据开发并拥有该项目的休斯顿公司 Plus Power 称，卡波莱储能系统实际上在圣诞节前就在瓦胡岛工业西侧开始商业运营。 （该公司明智地等到记者和读者从寒假完全回来后才宣布这一消息。）
现在，Kapolei 的 158 个 Tesla Megapack 正在根据公用事业 Hawaiian Electric 的信号进行充电和放电。 该发电厂的 185 兆瓦瞬时放电容量与旧燃煤发电厂注入电网的容量相当，但电池的反应速度要快得多，响应时间为 250 毫秒。 他们不发电，而是从电网吸收电力，最好是在可再生能源发电充足时，并在晚上急需时提供廉价、清洁的电力。
Plus Power 执行主席布兰登·基夫 (Brandon Keefe) 告诉 Canary Media：“能够成为夏威夷和夏威夷电力公司为实现 100% 可再生能源所做的努力的一部分，并发挥这一推动作用，帮助他们更进一步，这感觉令人难以置信。”
建设过程也遇到了挫折， 更广泛的努力来取代燃煤电厂 拥有一批大型清洁能源项目。 卡波雷电池是 最初的打算 在燃煤电厂退役之前上线。 新冠疫情全面扰乱了电网电池行业的交付，而卡波雷地处太平洋中部的偏远位置并没有让事情变得更容易。 Plus Power 希望到 2021 年夏天 2022 年底前完成卡波莱，但最终又花了一年的时间。 即便如此，它还是先于其他几个计划用清洁电力取代燃煤电厂生产的大型太阳能和电池项目加入了电网。
电池取代燃煤电厂的关键功能
电网电池的运行方式与燃煤电厂根本不同，因此 Hawaiian Electric 和 Plus Power 制定了一个新的框架来替换需要替换的内容。 基夫解释说，旧的燃煤发电机为欧胡岛提供了三个关键价值：能源（大量电力）、容量（按命令即时交付电力）和电网服务（稳定电网功能，虽然不稳定，但对于保持灯亮）。
电池直接取代了后两者：它与燃煤电厂的最大功率输出（或行业术语中的“铭牌容量”）相匹配，并且经过编程可提供必要的电网服务，使电网保持在正确的参数下运行。 电网在一定频率内运行，但某些事件可能会导致频率超出范围，例如另一座发电厂停电或太阳能发电量突然超过消耗量。 Kapolei 项目提供了第一道防线，称为 â�<“合成惯性”，实时响应并纠正网格偏差。 如果情况继续恶化超过指定阈值，电池的快速频率响应就会作为第二道防线发挥作用。
该电池的存储容量为 565 兆瓦时，无法直接取代燃煤电厂的能源生产，但它可以与岛上繁忙的太阳能行业合作来填补这一角色。 â�<“我们正在使电网能够向系统添加更多清洁的可再生能源，以取代燃煤电厂的能源，”基夫说。
Hawaiian Electric 的模型表明，借助 Kapolei Energy Storage，该公司在前五年可将可再生能源的弃电量减少约 69%，从而使原本会被浪费的剩余清洁电力能够并入电网。
该公用事业公司还要求 â�<“黑启动能力。” 如果飓风或地震等灾难导致电网完全瘫痪，夏威夷电力公司就需要电源来重新启动电网。 卡波雷电池经过编程，可以为此目的储备一些能量。 Plus Power 将该项目定位在与其他三个发电厂相连的变电站附近，因此电池 â�<“可以使用 AAA 来启动其他发电厂，”基夫说。
一个站点将所有这些能力（容量、电网服务、黑启动）结合在一起，基夫将卡波莱称为“地球上最先进的电池储能设施”。
可靠的清洁能源电网模型
这种新电池只是夏威夷长期处于能源转型先锋地位的最新产品。 这是第一个大规模采用屋顶太阳能并精心设计的州 第一个公用事业规模的太阳能电池厂 在考艾岛。 （并非巧合的是，Plus Power 首席商务官 Bob Rudd 在特斯拉任职期间参与了该项目。）
但是，当可再生能源的增长和化石能源的退役超过一定的阈值时（就像夏威夷的情况一样），仅仅增加更多的风能、太阳能或电池是不够的。 在数控逆变器上运行的清洁技术必须开始维护电网，而不仅仅是为其供电。
许多其他电池为其他电网提供频率服务，其中一些电池比卡波莱更大。 但这是我们所见过的唯一能够结合基本峰值容量、频率响应、合成惯性和电网重启任务的大型电池。 这是因为卡波莱在其电网中比其他地方的电池厂发挥着更重要的作用。
经过多年建设，加州电网电池车队 装机容量超过 5,000 兆瓦 去年，但这仅相当于国家电网庞大铭牌容量的 7.6%。 仅卡波莱 (Kapolei) 就占欧胡岛高峰容量的 17% 左右。 夏威夷电力公司需要它承担比其他地方的电池更多的责任。
拿 惯性，作为一个例子，它可以稳定电网频率。 旧工厂通过涡轮机的旋转质量被动地提供这一点。 在过去的几十年里，惯性不需要单独定义和补偿，因为它是运行发电厂的一部分。
现在，在全国范围内，电网正在转向一种模式，即在可用时最大限度地利用廉价的可再生能源，在不可再生能源时燃烧燃料。 但火力发电厂需要旋转以提供惯性——有时，在大陆，可再生能源会被削减，以保持旧燃煤电厂的运行，以便它们能够提供这些电网服务，基夫说。 对于电力客户来说，这可能是一笔糟糕的交易，更不用说气候了。
先进的电池通过逆变器的精明编程提供了这种惯性的合成版本。 这提供了一种更经济的替代方案，同时避免了不必要的碳排放。 它们也更快、更精确——基夫将卡波莱电池比作一辆敏捷的电动跑车，与旧热电厂笨重的柴油巴士相比。 这使得电池在技术上非常适合由于可再生能源生产的波动而变得越来越不稳定的电网。
从长远来看，美国的气候目标要求逐步淘汰电网中的化石燃料。 水力发电和核电站有助于在不排放碳的情况下提供宝贵的电网惯性，但它们并没有走上增长的轨道。
这就是为什么这个项目对世界各地的清洁能源转型至关重要：它是如何将关键电网功能从化石燃料工厂转移到清洁能源工厂的第一个现实例子之一。 最终，卡波雷开创的网格服务必须在全国范围内推广。
2024-01-15 14:00:00
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