中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：據(jù)外媒報(bào)道，2019年8月9日下午16:52，英國(guó)電網(wǎng)遭遇了一次10年未遇的大規(guī)模停電事件，導(dǎo)致電力中斷、部分鐵路線停止運(yùn)行、交通信號(hào)燈失靈，影響了110多萬(wàn)居民的工作和生活。行業(yè)專家Liam Stoker在發(fā)表的一篇文章中探討了此次電力中斷的根本原因以及電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在此次事件發(fā)揮的重要作用。
16:52:33.490，這9個(gè)數(shù)字成為英國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行歷史的一個(gè)令人印象深刻的時(shí)間戳。2019年8月9日下午，英國(guó)電網(wǎng)由于一條電力線路遭到雷擊而引發(fā)了一系列電力中斷事件，導(dǎo)致英國(guó)十多年來(lái)首次大范圍停電。
英國(guó)100多萬(wàn)人經(jīng)歷了停電和嚴(yán)重的中斷，部分鐵路線停止運(yùn)行。盡管是一個(gè)暫時(shí)性事件，但這一事件成為全國(guó)性的頭條新聞。
那么英國(guó)電力系統(tǒng)是否遭到網(wǎng)絡(luò)攻擊？并不是，英國(guó)主要輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)ational Grid公司很快排除了這個(gè)可能。供電并不穩(wěn)定的可再生能源發(fā)電設(shè)施是罪魁禍?zhǔn)讍?？由于?dāng)天的風(fēng)力發(fā)電提供了英國(guó)一半以上的電力。而電力中斷事件發(fā)生后的幾天，National Grid公司也駁斥了可再生能源發(fā)電導(dǎo)致電網(wǎng)斷電的這種說(shuō)法，這并不是最終導(dǎo)致停電的原因。
英國(guó)8月9日停電事件凸顯了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的重要性
National Grid公司在8月19日發(fā)布的初步調(diào)查報(bào)告宣布這次事件真正的起因。
雷擊是導(dǎo)致電力中斷的起因
National Grid公司發(fā)布的電力事件時(shí)間表將一系列事件匯總在一起，這些事件雖然各自可控，但匯集在一起造成的后果導(dǎo)致電網(wǎng)頻率下降，隨后導(dǎo)致電力中斷。根據(jù)調(diào)查，事發(fā)當(dāng)天下午，雷電擊中了劍橋郡圣尼奧斯附近的小鎮(zhèn)伊頓索肯附近的一條輸電線路。此次雷擊與當(dāng)天發(fā)生的數(shù)十起雷電襲擊電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的事故一樣，通常由其電力保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)處理。但是確實(shí)觸發(fā)了電網(wǎng)“斷電”協(xié)議，該協(xié)議從電力系統(tǒng)中斷了約500MW的嵌入式發(fā)電設(shè)施（家用太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)等）的連接。而損失的這一容量至關(guān)重要。（注：嵌入式發(fā)電設(shè)施通過(guò)在配電網(wǎng)建立單獨(dú)的發(fā)電單元來(lái)對(duì)重要負(fù)荷進(jìn)行供電,并通過(guò)公共連接點(diǎn)與電網(wǎng)進(jìn)行能量交換。）
幾秒鐘之后，在發(fā)生雷擊地點(diǎn)的幾英里之外的由電力廠商RWE公司擁有的一個(gè)名為L(zhǎng)ittle Barford的一座聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠(CCGT)的一臺(tái)發(fā)電機(jī)組脫機(jī)，并使英國(guó)電網(wǎng)損失了約700MW的發(fā)電量。在這幾秒鐘內(nèi)，Orsted公司的Hornsea海上風(fēng)電場(chǎng)也隨之脫機(jī)，連鎖的電力中斷促成了這一罕見(jiàn)電力事故發(fā)生。
National Grid公司表示，兩個(gè)大型發(fā)電設(shè)施同時(shí)脫機(jī)的原因仍在繼續(xù)調(diào)查當(dāng)中，但希望RWE公司和Orsted公司能夠合作，以更好地調(diào)查這些發(fā)電設(shè)施發(fā)生故障的原因，但到目前為止，這兩家電力運(yùn)營(yíng)商都對(duì)這一事件保持沉默。然而，National Grid公司表示，這些事件以某種方式相互關(guān)聯(lián)，或者可能是一個(gè)發(fā)電設(shè)施的故障觸發(fā)了另一個(gè)發(fā)電設(shè)施的故障。
在短短幾秒鐘內(nèi)，英國(guó)的電力系統(tǒng)總共損失了約1378MW的發(fā)電量，使電網(wǎng)頻率驟降至49.1Hz的初始低點(diǎn)，隨后出現(xiàn)二次下降，使頻率降至48.8Hz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了安全運(yùn)行極限。National Grid公司試圖使用備用容量恢復(fù)電網(wǎng)頻率的嘗試失敗了，該公司被迫要求區(qū)域性電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商開始實(shí)施低頻需求斷開（LFDD）方案；實(shí)質(zhì)上是切斷客戶的電源。
National Grid公司表示，在此期間，儲(chǔ)能運(yùn)營(yíng)商連接電網(wǎng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)（據(jù)稱裝機(jī)容量為475MW）迅速響應(yīng)向電網(wǎng)供電，對(duì)于電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)發(fā)揮了重要作用。
停電時(shí)間表
16：52：33.490-英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)輸電公司(NGET)收到報(bào)告，伊頓索肯-懷蒙德利電力線路因雷擊而發(fā)生相間對(duì)地故障。
16：52：33.728-Orsted公司Hornsea海上風(fēng)電場(chǎng)開始卸載其發(fā)電容量，損失了799MW的發(fā)電量。
16:52:34-Little Barford發(fā)電廠一臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)跳閘，使電力系統(tǒng)損失了244MW的發(fā)電量。
16:52:34-英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心(ESO)啟動(dòng)其頻率響應(yīng)，以穩(wěn)定電網(wǎng)頻率，使其降至49.1Hz。
16:53:18-英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心(ESO)報(bào)告頻率響應(yīng)恢復(fù)到49.2Hz，阻止了頻率下降。
16:53:31-Little Barford發(fā)電廠啟動(dòng)更多發(fā)電機(jī)組，同時(shí)National Grid公司的所有頻率響應(yīng)發(fā)電機(jī)組正在啟動(dòng)，試圖恢復(fù)電網(wǎng)頻率。
16:53:49.398-電網(wǎng)頻率再次下降，低于安全頻率48.8Hz。配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商觸發(fā)低頻需求斷開（LFDD）協(xié)議并斷開電網(wǎng)連接，損失了931MW的發(fā)電量。
16:53:58-Little Barford發(fā)電廠的另一臺(tái)發(fā)電機(jī)組脫機(jī)，使事情進(jìn)一步復(fù)雜化。至此，累計(jì)饋電損耗最高為1,878MW，其中損失的輸電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電量總計(jì)1378MW，損失的嵌入式發(fā)電設(shè)施的發(fā)電量為500MW。
16:57:15-英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度中心(ESO)在切除負(fù)荷并調(diào)用了額外的發(fā)電資源后，電網(wǎng)頻率恢復(fù)到50Hz。
17:06-配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（DNO）被告知可以開始恢復(fù)供電。
17:37-所有配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（DNO）確認(rèn)已經(jīng)恢復(fù)供電。
電網(wǎng)頻率下降并在8月9日恢復(fù)
啟動(dòng)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)組脫機(jī)
Little Barford發(fā)電廠的一臺(tái)發(fā)電機(jī)組在脫機(jī)幾毫秒后，National Grid公司采用其備用容量以抵消失去的發(fā)電量，與此同時(shí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)開始放電，其他發(fā)電機(jī)開始啟動(dòng)，在此期間，似乎最壞的情況已經(jīng)消除。但是，Hornsea風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)發(fā)生故障使電網(wǎng)頻率再次下降，導(dǎo)致National Grid公司的儲(chǔ)備容量不足。
National Grid公司在此次事件之后表示，當(dāng)時(shí)的儲(chǔ)備裝機(jī)容量約為1GW，這是符合安全和供應(yīng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)允許的最低數(shù)量。
對(duì)于幾秒鐘內(nèi)損失接近1.4GW發(fā)電量這一重大事件（或者說(shuō)是一系列單獨(dú)事件的集合）National Grid公司顯然并沒(méi)有為此做好準(zhǔn)備。電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商是否應(yīng)該保持規(guī)模更大的儲(chǔ)備裝機(jī)容量，尤其是當(dāng)大量非同步的可再生能源發(fā)電進(jìn)入電力系統(tǒng)時(shí)，這很可能成為行業(yè)人士爭(zhēng)論的核心內(nèi)容。
由于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)放電，其他發(fā)電機(jī)繼續(xù)啟動(dòng)供電，電網(wǎng)頻率開始恢復(fù)正常。電網(wǎng)負(fù)荷和頻率響應(yīng)的恢復(fù)過(guò)程只用了2分22秒，這是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮的重要作用，它可以將電網(wǎng)頻率恢復(fù)到安全水平，比在2008年發(fā)生的這種情況快四倍。電網(wǎng)頻率只用了3分47秒就已恢復(fù)到安全運(yùn)行水平，比10年前的11分鐘要快得多。
當(dāng)?shù)皖l需求斷開（LFDD）協(xié)議開始實(shí)施時(shí)，從運(yùn)營(yíng)的角度來(lái)看，這一事件變得更加有趣。National Grid公司已經(jīng)指示靈活電力資產(chǎn)進(jìn)行放電，以彌補(bǔ)損失的容量，但是當(dāng)配電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（DNO）開始減輕負(fù)荷后，National Grid公司很快看到了電網(wǎng)頻率的反彈，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)指令也被迅速地指示響應(yīng)。Anesco公司資產(chǎn)管理總監(jiān)Mike Ryan說(shuō)，“當(dāng)National Grid公司切斷電源時(shí)，電網(wǎng)頻率迅速反彈，這意味著我們的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)需要中斷供電來(lái)保持電網(wǎng)平衡?！?
曾被認(rèn)為是世界上最安全的英國(guó)電力系統(tǒng)在不到四分鐘的時(shí)間內(nèi)跳閘隨后恢復(fù)，然后恢復(fù)到安全的運(yùn)行范圍內(nèi)，這表明電池儲(chǔ)能系統(tǒng)起到了關(guān)鍵的作用，但電力系統(tǒng)中斷的事實(shí)已經(jīng)成為一個(gè)有爭(zhēng)議的事件，需要進(jìn)行官方調(diào)查。
部署更多的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以發(fā)揮更大作用嗎？
Limejump公司首席執(zhí)行官Erik Nygard呼吁大幅提高頻率響應(yīng)（FFR）型設(shè)施部署容量，這些設(shè)施可以獲得必要的快速響應(yīng)以抵消電網(wǎng)頻率的急劇下降。
National Grid公司的200MW增強(qiáng)型頻率響應(yīng)（EFR）電池儲(chǔ)能系統(tǒng)組合可在0.5秒內(nèi)響應(yīng)頻率事件，確實(shí)有助于電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商的響應(yīng)。
Nygard說(shuō)，National Grid公司如果將支持頻率響應(yīng)（FFR）的儲(chǔ)能容量增加一倍，有可能緩解諸如8月9日發(fā)生這樣的情況，但由于每年的運(yùn)行成本約為1億英鎊，并且這些成本將通過(guò)征稅轉(zhuǎn)嫁給用戶，可能讓用戶對(duì)電費(fèi)上漲更加敏感，但如果每戶居民每年多花幾英鎊可以保障英國(guó)電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)安全，那么可能只是一個(gè)很小的代價(jià)。
與此同時(shí)，KiWi Power公共事務(wù)主管兼英國(guó)項(xiàng)目經(jīng)理Jonathan Ainley表示，National Grid公司必須采取更多的措施，以向更多數(shù)量的分布式發(fā)電開放平衡機(jī)制（BM）。他認(rèn)為，英國(guó)的電力目前主要由規(guī)模龐大、集中式化石能源發(fā)電的傳統(tǒng)發(fā)電商所主導(dǎo)。
實(shí)際上，英國(guó)目前正在經(jīng)歷一場(chǎng)電網(wǎng)規(guī)模的電池儲(chǔ)能部署熱潮。National Grid公司的200MW增強(qiáng)型頻率響應(yīng)（EFR）電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為電力行業(yè)提供了一個(gè)穩(wěn)定的基礎(chǔ)，并且開發(fā)商和投資商現(xiàn)在都在推動(dòng)數(shù)量可觀的儲(chǔ)能部署。Solar Media公司內(nèi)部市場(chǎng)研究團(tuán)隊(duì)此前曾表示，僅在今年英國(guó)就可能部署裝機(jī)容量為500MW的電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，而這還沒(méi)有考慮到新興的工業(yè)和商業(yè)（C＆I）儲(chǔ)能市場(chǎng)和住宅儲(chǔ)能市場(chǎng)的增長(zhǎng)。
部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以及提高英國(guó)電網(wǎng)安全能力方面還面臨一些障礙。National Grid公司分布式能源（DER）部門為幫助更小、更靈活的資產(chǎn)運(yùn)營(yíng)商進(jìn)入新的市場(chǎng)提供了一些幫助，但仍然存在一些壁壘，能源供應(yīng)許可證對(duì)小公司來(lái)說(shuō)是一個(gè)令人望而卻步的障礙。
Ainley說(shuō)：“有了合適的市場(chǎng)，靈活的供應(yīng)商可以迅速推出快速靈活的電力服務(wù)，以幫助National Grid公司避免重演停電事件，并創(chuàng)造一個(gè)更智能、更清潔、更具彈性的電力系統(tǒng)。”
這一事件本身雖然可能令人震驚，但可以證明National Grid公司電力系統(tǒng)和斷電協(xié)議的有效性。這一罕見(jiàn)的電力事件表明電網(wǎng)安全性仍然非常脆弱，National Grid公司目前運(yùn)營(yíng)機(jī)制可能不再適合快速變化的電力系統(tǒng)。
由英國(guó)天然氣電力市場(chǎng)辦公室(Ofgem)和英國(guó)政府能源緊急情況執(zhí)行委員會(huì)（E3C）牽頭進(jìn)行的調(diào)查將確定是否有相關(guān)方有過(guò)錯(cuò)，如果有過(guò)錯(cuò)，將進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰。如果National Grid公司被發(fā)現(xiàn)違反許可的問(wèn)題，則該公司可能被處以年?duì)I業(yè)額10%的罰款。
在此次電力事件中，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在穩(wěn)定電網(wǎng)方面發(fā)揮重要的作用。業(yè)界人士認(rèn)為，英國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商今后將會(huì)增加儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署。
