構建更大的靈活性

研究表明，在能源轉型期間，管理發電設施峰值容量正成為輸電網運營商面臨的主要挑戰。而能源行業正在從集中式火力發電轉向分布式可再生能源發電。而可再生能源發電設施通常部署在風能和太陽能資源豐富的地區，但其所在地的電網基礎設施通常往往比較薄弱，容納風力發電場或太陽能發電場的全部發電容量的能力有限。傳統的方法是投資建設高壓輸電線路或升級改造現在的變電站。但是，這一選項對于管理可能只持續幾分鐘的峰值電力需求是一種成本高昂的方法。法國能源開發商RTE公司為此正在探索將儲能系統作為一種更靈活的替代方案。

市場中立的方法

在通常情況下，電網運營商可以通過調峰來管理峰值電力需求。在這種模式下，電池儲能系統將在電力充足、市場價格較低時儲存能量，并在電力需求回升且價格更高時提供電力。RTE公司是一家受監管的公用事業公司，其使命是用戶提供更好的電力服務。因此能不會通過影響能源的價格或可用性來干擾電力市場。RTE公司并不是簡單地進行調峰，而是為RINGO儲能項目開發了一個新概念，其中在法國各地運營的儲能系統將同時存儲和釋放能量。這確保了可再生能源得到充分利用——換句話說，避免了限電措施；還將克服輸電基礎設施中可能存在的瓶頸，而不會隨時影響電網上的凈電量。在RINGO儲能項目的早期階段，儲能系統提供商Saft公司就儲能系統的功能及其在電網中的作用向RTE公司提供了建議。其目標是幫助RTE公司評估一種在技術和經濟上可行的先進的電池儲能解決方案。

變電站

在部署RINGO儲能項目的同時，RTE公司還關注在可再生能源豐富地區運營的三個變電站。由于該公司肩負輸電系統運營商提供公共服務的使命，看到了在法國儲能市場發展的機會，并授權三個法國企業或財團采購或部署新的儲能系統。

法國電池廠商Saft公司正與其項目合作伙伴施耐德電氣公司在法國西部上維埃納省的貝拉克變電站開展合作，該變電站可以調度大量太陽能。Saft和施耐德電氣在多個研發示范和商業項目上有著長期的合作記錄。其中包括法國配電運營商Enedis公司的Ventea項目，以及Langa集團在科西嘉島兩家太陽能發電場配套部署電池儲能系統的合同。施耐德電氣公司為此提供AC/DC電源轉換器、變壓器以及保護和控制設備。

而Saft公司提供該公司開發的2.5MWh集裝箱式鋰離子電池儲能系統，其中包括熱管理、安全管理和控制系統。Saft公司于2020年1月開始動工建設，計劃于2022年1月開通運營。

其電池儲能系統安裝在獨立的20英尺集裝箱中，這些集裝箱式儲能系統在法國波爾多的Saft工廠進行了組裝和測試，并將交付到項目的現場安裝。

部署在變電站附近

而采用Blue Solutions公司部署的10MW電池儲能系統和ENGIE Solutions公司部署的30.2MWh電池儲能系統部署在法國東南部阿爾卑斯地區的Ventavon變電站附近，該地區也擁有豐富的太陽能。該變電站已經在2021年7月投入使用。

這三家公司都按照RTE公司提供的規范工作，盡管已經根據當地條件進行了調整。RTE公司希望為其客戶提供良好的價值，因此在功能和性能保證方面制定了更高要求的規范。此外，該公司還進行了生命周期評估(LCA)，以評估其儲能系統在其工作壽命對環境的影響。

同時儲存和釋放能量

RINGO儲能項目在開通運營之后要以緩解電網擁塞。為了說明其必要性，以一個峰值電力需求為130MW的城市為例。雖然這可以與附近風電場的發電能力相匹配，但現有的輸電線路的容量只有100MW。

通過在該城市電網的兩端部署電池儲能系統，下游的電池儲能系統在電力峰值期間可以為該城市提供30MW的電力，與此同時，在滿足峰值電力需求之后，上游的電池儲能系統可以通過輸電線路為位于城市下游的電池儲能系統提充電。但是，如果部署變電站網絡，RTE公司可以根據可再生能源的生產和需求靈活地使用它們。

高功率的趨勢

Bellac儲能系統的容量為10MW/30.8MWh。這相當于五臺風力渦輪機生產的電力或一個具有1萬名居民的城鎮電力需求。這是Saft公司Intensium?Max20高能(HE)集裝箱式電池儲能系統的首批部署之一。該儲能系統于2019年開通運營，以滿足對長時儲能系統（通常是幾個小時）日益增長的需求。

這是儲能系統應用如何變化的一個例子。第一代并網儲能以調頻為主，這需要電池儲能系統快速行動以注入和吸收能量，以幫助電網在嚴格限定的范圍內保持穩定的頻率。它需要在短時間內（通常為幾秒鐘）提供大量電力的電池儲能系統。這創造了一種“少量而頻繁”的充放電模式，可以使用儲能系統保持更長的工作壽命，因為電池的工作壽命與放電深度(DOD)和充放電次數密切相關。

然而，RINGO儲能項目和其他儲能系統需要更高的儲能容量和更長的持續放電時間。最耗能的應用是調峰，電池儲能系統存儲太陽能發電設施在白天提供的多余電力，并在晚上和早上的需求峰值期間提供電力。

處理多個用例

在Bellac變電站，Saft公司的工程師確定了所部署的電池儲能系統的規模，其容量為10 MW/20MWh。在該容量范圍內，該公司考慮了AC/DC轉換效率，并包括一些備用容量以允許電池老化，以及在工作開始時電池可能無法充滿電的情況.

由于放電深度（DOD）是電池老化的一個重要考慮因素，Saft公司將電池儲能系統設計為在單個充放電周期中具有可變放電深度（DOD）從其容量的百分之幾到70%。

并不是說電池可以指定用于深度循環或比其他同類電池更具深度循環的優勢那么簡單。因此，Saft公司專注于幫助RTE公司等客戶優化深度循環應用中電池的工作壽命。這意味著采用最佳操作策略來考慮電池的老化機制。Saft公司在了解這些因素方面具有優勢，因為該公司在各種工業市場中使用自己的技術研發和制造鋰離子電池、模塊和系統。

Bellac電池儲有系統于2021年5月進行測試，并在2021年10月投入使用。RTE公司將在三年的試用期內測試不同的運行模式。在此期間，電網運營商將對儲能系統進行微調并獲得實用的經驗。

在試用結束之后，RTE公司將把電池儲能系統的使用權讓給第三方投資者，第三方投資者將使用這個電池儲能系統提供頻率調節、電網平衡和能源套利等服務。

而電池儲能系統足夠靈活，可以應對多種情況，其中包括在一天內進行多次充電和放電。還可以提供從充電到放電的快速轉換，這對于頻率響應至關重要。

在該儲能項目的工作壽命內，Saft公司將以延長保修和保證正常運行時間的方式提供支持。該公司的團隊將提供培訓、備件、監控和技術電話支持，以及與RTE公司的維護團隊合作進行維護和維修。靈活的架構

電池儲能系統的靈活性的另一個方面是RTE公司可以在其他站點部署。它被設計成三個分支，由三個變壓器組成，每個變壓器由兩個電源轉換器和四個集裝箱式電池儲能系統供電。

其每個分支都是相同的，在集裝箱中安裝相同的電池、電池管理系統、熱管理和安全系統。理論上，RTE公司或其他所有者可以更改配置或將電池儲能系統放在卡車上，并將其移動到另一個站點。

控制系統是擴大規模的關鍵

從本質上講，電網運營商可以使用集裝箱式電池儲能系統作為一個模塊來創建裝機容量高達100MW的大型電池儲能系統。然而，隨著儲能技術變得越來越復雜，他們需要復雜的控制系統來確保最佳的充電和平衡。

這優化了能量的可用性，并確保所有電池組都保持在相同的荷電狀態（SOC），并且它們不會經歷“SOC漂移”，這是描述實際SOC與控制系統記錄的SOC之間差異的術語。

為此，Saft公司推出了新的CUBE控制系統，該系統可以管理多達52個并聯電池組，為單個電源轉換器供電。即使它連接多個集裝箱式電池儲能系統，電源轉換器也將它們視為一個電池儲能系統。控制系統還可以允許操作人員隔離單個集裝箱式電池儲能系統進行維護，而其他集裝箱式電池儲能系統正常運行，而這提高了儲能系統的冗余性和可用性。