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| テハチャピエネルギー貯蔵プロジェクト | |
|---|---|
 カリフォルニア州テハチャピのテハチャピエネルギー貯蔵プロジェクトの俯瞰図 | |
| 国 | アメリカ合衆国 |
| 位置 | テハチャピ、カーン郡、カリフォルニア州 |
| 座標 | 北緯35°7′24″ 西経118°22′48″ / 北緯35.12333° 西経118.38000° / 35.12333; -118.38000 |
| 状態 | 廃止 |
| 建設が始まった | 2013 |
| 委託日 | 2014 |
| 廃止日 | 2022 |
| 所有者 | サザンカリフォルニアエジソン |
| オペレーター | サザンカリフォルニアエジソン |
| 敷地面積 | 6300平方フィート |
| 敷地標高 | 3966 フィート。 |
| 発電 | |
| 銘板容量 | 8MW |
| ストレージ容量 | 32MWh |
| 外部リンク | |
| Webサイト | https://newsroom.edison.com/releases/sce-unveils-largest-battery-energy-storage-project-in-north-america |
| コモンズ | コモンズの関連メディア |
テハチャピエネルギー貯蔵プロジェクト（TSP）は、カリフォルニア州テハチャピにあるサザンカリフォルニアエジソン（SCE）のモノリス変電所にある8MW / 32MWhの リチウムイオン電池ベースのグリッドエネルギー貯蔵システムであり、1,600〜2,400世帯に4時間電力を供給するのに十分です。[1] 2014年の稼働当時、北米で稼働している最大のリチウムイオン電池システムであり、世界でも最大級のシステムでした。[2] [3] [4] [5] TSPは、リチウムイオン技術を使用したユーティリティ規模のエネルギー貯蔵の実現可能性を証明した重要な成果を持つ、現代のエネルギー貯蔵の先駆者であると考えられています。[6]当初は研究開発プロジェクトとして構想されていましたが、[7] TSPはSCEの配電レベルのリソースとして運用され、2020暦年には、TSPが卸売エネルギー市場で運営され、収益が運用・保守コストを上回ったとSCEは報告しました。[8] [9] 2021年にSCEはTSPの廃止措置を開始し、その後2022年に州の規制当局によって正式に廃止措置が取られた。[10] [11] TSPの物理的な解体は2022年末までに完了する予定である。[12]
システム
モハーベ砂漠の端にある風の強い山道では、未使用電力を蓄えるために使用される北米で最も強力なバッテリーのコレクションが、電気革命に向けて活発に動いています。[13]
ホイットニー・マクフェロン、ブルームバーグ
2013年5月、サザンカリフォルニアエジソン社は、韓国の複合企業LGコーポレーションのバッテリー部門であるLG Chemが率いるコンソーシアムにTSP契約を授与しました。LG Chemはバッテリーシステムを供給し、ABBはインバーターを供給し、LG CNSはエンジニアリングと建設サポートを提供しました。[5]
TSPシステムは、メガワット単位の電力と数十メガワット時のエネルギーを供給し、電力網をサポートするために大量のリチウムイオン電池を単一システムに組み立てることを実証した最初のシステムの1つでした。このプロジェクトでは電気自動車グレードの電池を使用し、自動車部門と電力網部門の電池間の相乗効果を実証しています。[14] 2009年から2014年の間に、120を超えるグリッドエネルギー貯蔵プロジェクトが委託され、グリッドバッテリーにとって大きな転換点となりました。[15] TSPシステムは、市販の製品を使用して複数のエネルギーサービスを提供する大規模な公益事業所有のシステムとして、これに重要な役割を果たしました。[15]
TSPシステムは、アプリケーション主導のアプローチを使用して設計および評価されました。[16]テハチャピパスの風力発電所のエネルギー貯蔵[17]は、モノリス変電所でのエネルギー貯蔵の影響を含め、これまでにも広範囲に研究されてきました。[18]サザンカリフォルニアエジソン（SCE）の親会社であるエジソンインターナショナルが説明しているように、電力会社はエネルギー貯蔵に引き続き関心を持っており、より効率的で信頼性の高い方法でグリッドを管理するのに役立つ技術革新があるという見方があります。[19]
カーン郡における地震活動の歴史[ 20]は、変電所構造物の損傷[21]を含む、いくつかの困難なシステム設計要件を生み出しました。例えば、バッテリーラックを設計し、IEEE 693-2005「変電所の耐震設計に関する推奨プラクティス」の推奨事項を満たすようにテストする必要がありました。[22] [23] 2014年の運用開始以来、この地域は地震活動だけでなく[24] 、洪水とそれに続く土砂崩れも経験しています。[25]
得られた重要な教訓の1つは、安全性と運用上の制御と機能を十分に評価できるように、完全なシステム展開の前に電力会社が小規模テストを行うことの重要性である。[26] [27]これは、メーカーやインテグレーター以外の組織が、フルスケールのテスト、試運転、継続的な運用を容易にするために、小規模システムを使用した最初の例である。[6]ミニシステムテスト計画には2つのフェーズが含まれていた。
- システムの起動および動作中に通信経路が中断された場合のバッテリーおよびバッテリー管理システムの予想される動作に関する安全性テストを実行し、
- ミニシステムでシステム受け入れテストを実行し、制御アルゴリズム、テストモード、システム応答の正しい動作を確認してから、フルシステムで同じテストを実行します。[6]
オリジナルのミニシステムは、エンジニアにシステム全体の起動と試運転のサポートを提供しましたが、バッテリーセクションとインバーターラインナップが1つしかないため、エンジニアは、セクション間のバランス制御、マルチインバーターの動作、インバーターラインナップの対称および非対称の動作など、システムのマルチインバーターラインナップ-バッテリーセクションの動作を実験室でテストすることができませんでした。[6]完全なシステムに近づけるために、ミニシステムは2015年12月に各コンポーネントの数を2倍に拡張し、2つのインバーターコントローラー、インバーターラインナップ、およびバッテリーセクションを備えたシステムになりました。[6]
TSP システムは、608,832 個のリチウムイオン電池セルで構成されており、各セルが 56 個のモジュール 10,872 個に収められ、604 個のラックに積み重ねられています。[2] [26]双方向インバータまたは電力変換システム (PCS) は、バッテリーの放電時にDCからACへの変換を行い、バッテリーの充電時に AC から DC への変換を行います。 [26]バッテリーは 6,300 平方フィート (590 m 2 ) の建物に収容されています。[28] TSP システムは、最大 8メガワットで 32メガワット時のエネルギーを供給できます。これは、1,600 から 2,400 世帯に 4 時間電力を供給するのに十分な量です。[1] TSP に蓄えられたエネルギー量は、2,000 台以上のシボレー ボルトハイブリッド電気自動車に蓄えられた量に相当します。 [29]
展開
TSPは、電力網アプリケーション向けの商業的に利用可能な大規模エネルギー貯蔵の一例であり[31]、増加しているエネルギー貯蔵システム群の一部です。[32] TSPの導入は、カリフォルニア州でのエネルギー貯蔵の開発[33]と、全体的なグリッドの信頼性の向上における重要な基盤の一部となっています。 [34] TSPは、再生可能エネルギー資源の統合の改善と運用の改善の機会も提供しています。[35]
2014年、TSPはカリフォルニア独立系統運用者（CAISO）の相互接続キューにある大規模なエネルギー貯蔵プロジェクトの1つであり、再生可能エネルギー発電の安定化、周波数調整、スピンおよび非スピンの交換用予備力、ランプ管理、エネルギー価格裁定などのメリットが計画されていました。[36] TSPシステムは、グリッドオペレータまたは市場管理下で実行される8つのコアテストを使用してテストされました。[37]得られた教訓には、停電スケジュールに関連する課題、相互接続契約の課題、工場でのコンポーネント検証テストの利点、詳細なステップバイステップのテスト計画を事前に準備することなどが含まれていました。[30]ユーティリティとシステムプロバイダーの両方が、TSPシステムの設計、構築、試運転、運用中に重要な視点と洞察を得ました。[38] [6] [22]
13 の運用上の用途を評価するために、SCE は、次のシステムのニーズまたは信号に応答する TSP の能力を測定する 8 つのテストを定義しました。
- ローカルモノリス66kVバスで定常電圧制御を提供する
- 他のテストを実行しながら、ローカルモノリス66 kVバスで定常電圧制御を提供します。
- SCEシステムオペレータの制御下で、強風時に充電し、弱風時に放電する
- SCEシステムオペレータの制御下で、オフピーク時に充電し、オンピーク時に放電する
- リアルタイム信号に応じて断続的な発電をスムーズにするために、必要に応じて数秒から数分単位で充電と放電を行う
- CAISO制御信号に応答して周波数応答を提供する
- CAISO制御信号に応答してスピンおよび非スピン予備力を提供する
- エネルギー価格についてはCAISO市場シグナルに従ってください。[6]
システム導入後の米国エネルギー省への最終プロジェクト報告書では、TSPは現代のエネルギー貯蔵の先駆者であり、リチウムイオン技術を使用した実用規模のエネルギー貯蔵の実現可能性を証明する多くの重要な成果を達成したと結論付けています。[6]これらの成果には以下が含まれます。[6]
- 2014年の稼働時点で、エネルギー容量（32 MWh）の点で北米最大のリチウムイオン電池エネルギー貯蔵システム
- カリフォルニア州初のバッテリーエネルギー貯蔵システムは、電力会社の送電と配電機能をサポートし、競争の激しい電力市場で運用される二重用途資産として特別に設計および運用されています。
- 製造業者やインテグレーター以外の組織が、フルスケールのテスト、試運転、および継続的な運用を容易にするために、サブスケールまたはミニシステムを使用した最初の例
- SCEのシステム全体の監視制御およびデータ収集（SCADA）システムと統合された最初のバッテリーエネルギー貯蔵システムは、グリッドオペレータに高度な可視性と制御を提供します。
- SCEが運用する最初のバッテリーエネルギー貯蔵システムであり、CAISO市場で相互接続、認証、運用される最初のシステムの1つです。
- SCE変電所に設置され、地域の送電網に接続された初の近代的かつ大規模なリチウムイオン電池エネルギー貯蔵システム
- SCEのその後のエネルギー貯蔵調達の基盤として機能する
手術
2016年の市場運用開始以来、TSPはエネルギー情報局（EIA）の月間発電機目録に発電機として掲載されている。[39]その期間中、EIAは年次発電機レポートで、バッテリー容量、充電および放電率、貯蔵技術の種類、無効電力定格、貯蔵エンクロージャの種類、および予想される使用用途を含む、より詳細なエネルギー貯蔵情報を公表し始めた。 [40]
TSPシステムの運用は、系統接続型エネルギー貯蔵の実例として説明されており、[41]初期のテストには、夜間に風力エネルギーを貯蔵し、顧客が必要とする日中に供給することが含まれていました。[42]系統システム運用者のカリフォルニア独立システムオペレーター(CAISO) は、継続的な緊密な協力の一環として、TSP の運用経験を国際的に他の系統運用者と共有しています。[43] TSP システムの継続的な運用は、エネルギー市場における系統サービスと、系統エネルギー貯蔵システムに関する教訓を提供し続けています。[44] [45]
SCEは、2020暦年のカリフォルニア州公益事業委員会（CPUC）への年次報告書で、TSPがCAISO卸売市場で事業を継続し、市場の利益が運用・保守コストを上回ったと報告した。 [9]市場運営に加えて、SCEはグリッド規模のリチウムイオン電池貯蔵技術の長期的な運用特性を評価するために運用データの収集を継続した。[9]
TSPは2021年5月17日にオフラインとなり、2021年8月23日、SCEは安全性向上のコストとサイバーセキュリティ上の懸念から、CPUCにTSPの廃止を要請した。[10] 2022年5月5日、CPUCはオンライン化から9年後にTSPを正式に廃止した。[11] [46] TSPの物理的な解体は2022年末までに完了する予定である。[12] すべてのバッテリーセルはリサイクルされ、インバーターは再利用される。[12] TSPは当初の2年間の実証期間を超えて4年以上運用されたが、SCEはTSPがすでに生産されていない第1世代のリチウムイオンBESS製品を使用しているという事実を考えると、これは重要なことだと考えている。[10]追加の運用期間により、長期的な運用、保守、修理についての教訓が得られました。[10]システム規模のため、TSPは廃止される最初の、そして最大のリチウムイオン電池システムの一つとなるだろう。[10] SCEは次のように説明している。[10]
TSP は、業界の変革、大型リチウムイオン BESS 技術の実証、SCE の運用経験の向上、カリフォルニアの電力会社顧客への価値提供に貢献した、非常に成功したプロジェクトでした。BESS は当初の 2 年間の実証期間をはるかに超えた成果をあげたため、今廃止するのが適切です。
分析
TSPシステムの主な利点の1つは、エネルギー市場のさまざまな側面に対処するために複数の組織によって実行される幅広い研究と分析です。運用情報は、カリフォルニア、ニューヨーク、ハワイ、およびその他のいくつかの州の分散型エネルギー貯蔵のインセンティブの開発の一環として使用されています。 [47] TSPのエネルギー管理システム（EMS）とEMS構造は、エネルギー貯蔵システムの技術、市場、および規制要件を開発および決定するために研究されてきました。[48]
カリフォルニア大学リバーサイド校は、最適な電力供給順序を決定するために、 TSPを卸売電力市場におけるエネルギー貯蔵の確率的 評価に使用しました。 [49]この研究から得られた知見は次のとおりです。
- システムのパフォーマンスは、往復効率と電力対エネルギー比に大きく影響されます。
- 卸売電力市場における最適な電力対エネルギー比は、既存のエネルギー貯蔵プロジェクトで一般的に使用されている 1 対 4 の公称構成よりもはるかに高くなります。
- 収入の大部分は周波数調整サービスによるものである。[50]
別の分析では、カリフォルニア大学リバーサイド校はTSPの実際の市場データを使用して、前日およびリアルタイムの市場価格、場所、サイズ、効率、寿命、充放電率に基づいて、最適な供給と需要の入札、スケジュール、および展開設計フレームワークを開発しました。[51]使用済みおよび2次使用バッテリーのトピックも検討されており、分析によると、提案された入札方法の1つを使用することで、TSPはエネルギー容量の半分を失った後でも利益を上げることができることが示されています。[51]
上記の研究に基づいて、カリフォルニア大学リバーサイド校は、バッテリーシステムが投資家によって所有され、独立して運営され、既存の市場に参加するシナリオについて追加の分析を実施しました。[52]この研究では、ノード送電制約のあるエネルギー市場において、大規模で価格決定力があり、地理的に分散したエネルギー貯蔵システムの運用を調整するための新しい最適化フレームワークを提案しています。[52]
電気電子技術者協会（IEEE）は、TSPのレビューを含むエネルギー貯蔵を分析した技術論文集を出版しました。[53] このレビューでは、TSPがどのようにプロジェクトの目的を達成し、必要な運用上の用途を提供したかが説明されています。[53] 制御システムの問題や変圧器の設計不良など、いくつかの課題がありましたが、これらの問題は貯蔵技術自体に関連するものではありませんでした。[53] SCEは、TSPでの経験をさらにエネルギー貯蔵プロジェクトの開発に活用し続けています。[53]
米国のすべての投資家所有の公益事業会社を代表するエジソン電気協会（EEI）は、一連のケーススタディを発表し、TSPが再生可能エネルギーのランプアップにほぼ瞬時に最大容量を提供する能力を備えており、従来のバックアップ発電機の必要性を最小限に抑えていることを説明しました。[54] EEIはまた、TSPがプロジェクトの24か月のパイロットおよびテスト期間後も運用を継続したと述べました。[54]
欧州委員会は、 TSPを含むエネルギー貯蔵システムの継続的な分析を行っており、技術専門家と世界規模で協力して、運用の詳細、課題、ベストプラクティスを交換し、学んでいます。[55] TSPで解決された課題には、プログラミングロジック、安全制限、データ集約、コンポーネント通信の一貫したパスの使用などがあります。[55] この分析では、エネルギー貯蔵システムのシステム統合と制御の側面が一般的にどのように解決され、欧州マスタープランによって対処される必要があるかについても言及しています。[55] さらに、リサイクルは、市場の成長が続くにつれて対処する必要があるトピックです。[55]
PV Tech Powerは、 TSPとバッテリーストレージがピーク容量としてどのように使用されているかを説明したジャーナル記事を発表しました。[56] 記事では、TSPが再生可能エネルギーの急速な拡大を支えただけでなく、2014年に稼働した当時は4時間持続する珍しいユーティリティスケールのバッテリーであったと述べています。[56] 記事では、4時間がピーク容量の最適な持続時間であると考えられている理由が2つあります。1)午後遅くから夕方にかけて太陽光発電が減少するため、ピーク需要を緩和すること、2)リチウムイオン電池がその容量を提供するための最適なコストポイントを提供することです。[56]
受賞歴
風が吹き荒れるモハーベ砂漠の一角、鉄道の線路と巨大なセメント工場の横という、テクノロジー革命の舞台には不似合いな場所のように思えます。しかし、カリフォルニア州テハチャピ近郊のサザン カリフォルニア エジソン社のモノリス変電所の敷地内に、北米最大の電力貯蔵用バッテリーが存在します。[1]
ビル・ラビング、エジソン・インターナショナル - 活気にあふれた
公式のテープカット式典、現場見学、カリフォルニア州上院からの表彰状の贈呈は、2014年9月24日に行われました。[3] [57] [58]式典のスピーカーには、ダグ・キム（サザンカリフォルニアエジソン社先端技術部長）、ザック・スクリブナー（カーン郡監督委員会監督）、イムレ・ギュク博士（米国エネルギー省エネルギー貯蔵プログラムマネージャー）、ソクファン・クワク博士（ LG化学マーケティング担当副社長）、ロメオ・アグバログ（ジーン・フラー州上院議員事務所、第18選挙区）が含まれました。[58]制御室、バッテリー室、インバーターエンクロージャーの見学ツアーが提供されました。[57] [58]
稼働開始後、TSPは2014年の北米エネルギー貯蔵イノベーション賞（ESNA）のファイナリストに選ばれ、ESNAの殿堂入りを果たしました。[59] [60] 2014年後半、TSPはエジソン財団電気イノベーション研究所が発行した「Innovations Across the Grid」に掲載され、配電網が電力網の最適化、新しいリソースの統合、顧客ソリューションの提供に向けてどのように進化しているかが説明されました。[61] TSPは、実際の新しいエネルギーリソースのケーススタディとして取り上げられました。[61]
PBSの科学記者マイルズ・オブライエン氏は、2015年12月15日のPBS NewsHourで、 SCEのダグ・キム氏とともに風力タービンで発電されたエネルギーを貯蔵するためのTSPの使用について議論したセグメントでTSPを取り上げました。[42]
ロサンゼルスから 100 マイル北のカリフォルニア州テハチャピでは、風は豊富な資源となり得るが、残念ながら、適切なタイミングでは吹かない。風は夜間に最も強く吹き、電力需要が最も低いときに風力タービンを最大出力まで稼働させる。
— マイルズ・オブライエン、PBSニュースアワー
したがって、風力発電の出力を顧客が本当に必要とするタイミングに合わせること、これがまさに、ここでご覧いただいているこのシステムで私たちが検討していることの 1 つです。エネルギーを蓄えることができるからです。
— ダグ・キム、PBS NewsHour
2016年、カリフォルニアエネルギー貯蔵連盟は、政策立案者、公益事業会社の幹部、エネルギー貯蔵の先駆者たちを招いて、ゲームチェンジャー：エネルギー貯蔵が電力システムをどのように変革するかと題したビデオでTSPを主導的な立場に据え、SCEがいかにしてグリッドエネルギー貯蔵の利用を先駆的に進めたかを説明した。[62] IEEE第6地域は、TSPの成功を主要業績の一つとして、2016年にSCEにディレクター賞を授与した。[63] エネルギー貯蔵協会（ESA）は、過去数年間の市場および業界の業績、特にTSPの成功的な納入と試運転を評価され、LG Chemに2017年の優れた業界業績に対するブラッド・ロバーツ賞を授与した。[64] [65]
2017年のカーン郡エネルギーサミットで、SCEのプリンシパルマネージャーであるVibhu Kaushik氏は、TSPをSCEのユーティリティ規模のエネルギー貯蔵プロジェクトの始まりであると述べました。[66]
…この物語は、ここカーン郡で約 5 年前に世界最大のエネルギー貯蔵プロジェクトであるテハチャピ バッテリー貯蔵プロジェクトを建設したときに始まりました。8 メガワット、32 メガワット時です。当時、バッテリー貯蔵がエネルギー ミックスの一部となり、人々がバッテリー貯蔵をメガワット規模のユーティリティ スケールのリソースとして見始めたため、このプロジェクトは大きな注目を集め、あらゆるところでニュースになりました。
— Vibhu Kaushik、カーン郡エネルギーサミット 2017、南カリフォルニアエジソンの最近のエネルギー貯蔵プロジェクト
PBSは2017年にNovaの「スーパーバッテリーを探せ」のエピソードでTSPを特集しました。[67] 司会者で科学ライターのデイビッド・ポーグ氏はリチウムイオン電池が送電網にどのように設置されているかを説明し、SCEのダグ・キム氏は風力発電の平滑化、安定化、時間シフトにTSPを使用する方法について説明しました。[67]
グレーター・アンテロープ・バレー経済同盟の2018年と2019年の経済円卓報告書では、再生可能エネルギーのセクションでTSPがハイライトとして取り上げられています。 [68]カリフォルニア州カーン郡は、太陽光発電と風力発電からのエネルギーを貯蔵し、グリッドの柔軟性と信頼性を向上させるために、TSPを再生可能エネルギーポートフォリオの重要な機能として説明しています。 [ 69 ]カーン郡は、2020年以降の経済発展の機会を提供するエネルギー貯蔵の開発を続けています。[71] 2023年までに、TSPの100倍の規模の貯蔵施設がカリフォルニア州カーンと米国で稼働します。[72]
2019年、米国エネルギー省は、サクセスストーリースポットライト：業界のエネルギー貯蔵課題の解決でTSPを取り上げました。[73] ケーススタディでは、技術の進歩と影響という2つの領域を調査しました。[73] TSPは、リチウムイオン電池貯蔵システムがほぼ瞬時に最大電力容量まで立ち上がる能力を示すことで、技術を進歩させました。 [73] TSPはまた、周波数調整、送電損失の減少、電圧安定化、および送電投資の延期に関する技術的能力も実証しました。[73] ケーススタディでは、TSPが実験室の外で大規模に運用された方法について説明しています。[73] その結果、TSPの重要な影響の1つは、高トラフィックグリッドにある最大のエネルギー貯蔵システムの1つとして、実際の条件下での運用と信頼性に関する実践的な経験を提供したことです。 [73] このプロジェクトは、システムサプライヤーに将来のプロジェクトのためのハードウェアとソフトウェアの学習機会を 提供しました。[73] [73] その結果、エネルギー貯蔵システムを電力市場に統合し、将来のプロジェクトの評価のための財務データを提供するための改善がもたらされました。[73] 言及されたもう1つの影響は、TSPによってグリッド上の再生可能エネルギーの量が増加し、グリッドの信頼性と電力品質が向上したことです。[73]
2021年、フォーブスはTSPを、再生可能エネルギーと電力会社の電化と脱炭素化に向けた準備を支援するためにSCEが電力網から電力を充放電するために使用するエネルギー貯蔵の注目すべき例として挙げました。[74] フォーブスは、TSPは持続時間が限られたリチウムイオン電池を使用していつでもエネルギーを貯蔵および放電できると説明しました。[74]
参照
参考文献
引用
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文献
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外部リンク
- https://newsroom.edison.com/releases/sce-unveils-largest-battery-energy-storage-project-in-north-america
