加快新型共置发电和负荷的整合

加快新共址发电与负荷的集成 由...制备 安德鲁·莱维特约翰内斯·菲普纳伯格阿尼鲁德·莫汉 为...准备 博能公司 加快新共址发电与负荷的集成 brattle.com| 注意 •本报告是根据布什泰特集团的业务委托条款为布洛姆能源公司编制的，旨在作为整体阅读和使用，而非部分使用。 •该报告反映了作者的分析和观点，并不一定反映布拉德利集团的客户或其他咨询人员的观点。 •本报告没有第三方受益人，且布特集团不对本报告内容或任何基于本报告信息所采取的行动或作出的决定向任何第三方承担任何责任。 ©2025布拉德利集团 目录 执行摘要.1 简介.7 能源公园整合是快速连接大型负载且升级输电较少的一种实用方法.................... ............................................11 A.基于EPI的应急研究减少传输影响和互联时间....................................................................... .........................................................12B.其他地区的经验突出了能源园区集成研究的实用性 ...........................................................22C.当能源园区能够可靠地以非固定、按可用量交易 的为基础与电网进行交易时，采用EPI方法的好处最大23 为实现能源园区整合的速度和成本效益效益，需要进行改革................................ ..............................................24 A.现状未能实现EPI研究效益.24 B.改革可以实现能源园区整合效益27 能源园区整合改革或可缓解资源adequacy紧张状况...29 结论31 执行摘要 为人工智能加速大型负载连接已被确定为联邦优先事项。许多像数据中心这样的大型新负载正申请连接到PJM及其他地区的电网，为经济增长和电力基础设施利用率更高创造了机会。 这种负荷增长对输电和资源充足性都构成了挑战。在某些情况下，新的大型负荷超过了现有的输电能力，而新的客户则必须等待（可能成本高昂的）输电升级。在其他情况下，负荷增长超过了发电能力的预期增加。在许多地区，都关注到这些大型负荷增长带来的输电和容量影响对消费者可负担性的影响。将这类负荷与发电设施同址布置已成为解决这些输电和资源充足性挑战的一种解决方案。1PJMInterconnectionL.L.C.(PJM)最近在其对联邦能源管理委员会(FERC)在卷宗号EL25-49-000的答复中验证了协同定位作为可能的解决方案。2 在本报告中，我们评估了将新一代和就地负荷连接起来作为一个名为“能源公园”的复合设施的概念 。这种方法可以显著减少对新建输电线路的需求，同时加快新负荷与新发电资源的整合，从而缓解资源充足性问题，减少昂贵的资源与电网投资，并减轻消费者的账单影响。我们评估了PJM的现有流程，并确定了促进此类能源公园互联所需的可能改革。 我们的研究关键发现如下： 1.综合能源园区互联是一种快速连接大型负荷且升级输电较少的实用方法 1 例如，大型负荷位于发电厂，卷宗号AD24-11-000（2024年11月1日举行的技术会议）；能源部政策办公室信息公开请求关于人工智能在能源部土地上的使用（发布于2025年4月3日）。 2 PJM,PJM互联公司有限责任公司答案,FERC案卷号EL25-49-000,2025年3月24日,以下简称“PJMAnswer。” 与输电系统相连的能源园区由三个组成部分构成：发电、就地负载，以及一个机制，用于控制能源园区在输电网互联点（POI）处的流入或流出。遵循德克萨斯州电力可靠性委员会（ERCOT）中使用的私有使用网络（PUNs）的互联方法，我们描述了一个能源园区整合（EPI）流程，该流程将研究能源园区作为一个复合负载和发电设施（在较小规模下称为“微电网”），而不是在其中一个流程中单独研究负载，在另一个流程中单独研究发电机。3 我们展示了用于可靠性研究中的典型示例情景（如图ES-1所示），这些情景说明了作为一个复合设施被研究的能源公园如何能通过相对较低输电升级，比传统研究方法更快、更经济地接入电网 。这是因为，在传统方法中，PJM和输电运营商分别独立评估发电和负荷组件，而没有考虑共址发电对共址负荷的自平衡效应，并且可能忽略控制系统（和系统保护机制）的作用，该作用将能源公园与电网之间的功率流限制在指定水平。 在任何能源园自身电网连接小于能源园负荷和发电的情况下，能源园的嵌入式发电——例如燃料电池、天然气资源、电池储能和可变资源的组合——将作为主要发电源，为能源园的相关负荷部分供电。对于可以从电网获得的能源园负荷部分，嵌入式发电将既能调度至区域市场，又能作为 能源园负荷的备用发电。.4 3 见ERCOT关于德克萨斯州众议院委员会事务的更新2025年3月5日，第6页 4 我们从能源公园开发者那里了解到，安装的（备用或主用）发电容量通常由许多单个发电机组成，其总容量有富余 ，因此单个能源公园发电机的计划停运或强制停运，即使在电网连接不可用时，也不会影响能源公园的服务负载能力。 图ES-1：提议的能源园区集成方法（左）与传统仅负载方法（右）的contingency情况对比，后者显示过载和不必要的升级 注意：本地电网包含一个500兆瓦的能源公园，该能源公园有共址负载和共址发电机组阵列，附近还有一个非关联发电机组，所有这些都通过一对总输送能力为340兆瓦的输电线路连接到电网的其他部分。虽然本地电网可以通过依赖包括非关联发电机组在内的电网输入来在基准情况下承载数据中心500兆瓦的负载，但在常规仅研究负载的标准下，这种情况（附近非关联发电机组的停电）被认为是不安全的，因此需要显著的输电升级。如左图所示，当考虑到能源公园对负载和发电的控制将能够将电网输入限制在340兆瓦（通过调度在能源公园内至少160兆瓦的自我发电）时 ，这些升级是可以避免的。 2.加速能源园区与合建数据中心负载和新能源的互联符合许多利益相关者的利益 在PJM对FERC的回应中提到，几乎有8.5吉瓦的拟议大型负载等待连接到输电系统并与现有发电设施共址，并强调了对于与新发电设施共址的新负载（即能源园区）的更快互联方案。5 与此同时，还有许多更多的新大型负荷计划，这些负荷不会与现有发电设施共址，这代表了PJM负荷预测中大部分的快速增长——这，在 5 PJM答案附件B，以及新选项6，在第16页 转向，正在推动昂贵的输电升级并加速资源充足性担忧。这些大型消费者大多数，虽然明显是独立负荷，实际上计划安装共址备用发电。由于这种备用发电通常由每年仅允许运行有限小时数的柴油发电机组成，并且配置为仅在脱离电网时运行，大多数大型负荷客户没有设计其备用发电来支持全系统的输电和资源充足性需求（甚至不是作为很少运行的自供应能力）。然而，通过计划共址新的主力发电（可以随时运行，而且在必要时可能提供备用电力），新客户可以在现场供应其全部或部分能源和资源充足性，最大限度地减少对市场、输电的影响并支持互联电网。6 由于本报告所述的集成EPI流程为开发者提供了显著优势，使其能够更快地将新负荷连接到能源园区配置中，因此几乎所有新的大型负荷客户都会受到激励，设计其现场发电计划，使其除了满足备用电力需求外，还可以作为主要发电源进行自我供电，并确保能源和资源的充足性，并提供有价值的电网支持（如必要）。通过激励新的大型负荷客户引入自己的新发电设施，拟议的集成能源园区互联流程提供了一种解决方案，该方案能够更快地整合大型新负荷（符合联邦优先事项），同时解决资源充足性和输电挑战，并降低对消费者的成本影响。 3.EPI方法带来的好处在能源公园可由输电运营商或区域市场安排调度以“按需”可靠地与电网进行交易时最高 通过可调度的现场发电，如燃料电池、燃气轮机或电池储能，能源公园可以在（i）电网不可用， （ii）从电网购买不具备优势，或（iii）基于双边合同条款（即，如果在非高峰时段，场内发电足以满足负载所需较低电力）时，部分或全部（取决于配置）自行供给其自身负载。 有时，能源公园不仅能自给自足其负荷的资源充足性需求，而且当电网容量可用且存在多余发电且具有成本效益时，还能向电网出口电力。能源公园的这种能力可以提供 6 现场为负载提供能源和资源充足性可以通过自供、与独立发电所有者达成协议或与当地公用事业公司，具体取决于州法律。发电所有权在应用此处提出的综合EPI安排时不具有决定性。 对电网的贡献是有价值的可靠性，在稀缺时期或当地紧急情况下，在可能进行此类净注入的程度内。 通过反映能源公园从电网抽电和注电的可控性，EPI研究不太可能得出需要昂贵且耗时的输电升级的结论，因此可以促进新负荷的更及时互联。这一结果基于电网运营商有能力依靠能源公园根据电网实时运行能力控制净注入或净抽取。现用于其他并网发电机、储能和需求响应资源的中介市场提供、清算和调度系统可用于能源公园，前提是能源公园运营商遵循电网运营商的应急响应和市场竞争调度指令。7当能源园区能夠協調配合PGM和輸電所有者運營，自動響應電網意外情況（輸電故障和發電機故障）時，輸電規劃的效益得到最大限度的發揮。 *** 总而言之，EPI是实用的，它解决了资源充足性和电网挑战，并且在能源园区资源能够按需调度的情况下，能够带来显著效益。采用EPI流程将大大加速大型新负荷的互联，通过用能够自我供应全部或部分能源园区负荷的主要发电资源替代或补充仅用于备份的发电，从而缓解资源充足性、输电挑战以及快速负荷增长对消费者成本的影响。 如第三节所述，我们发现，为了获得EPI研究过程的益处，PJM目前的实践需要通过以下使能改革得到加强： •PJM和输电所有者:开发和记录能源园区适用的EPI协议，作为目前适用的单独研究流程的替代方案，包括PJM发电机并网研究流程、PJM“不造成伤害”研究、输电业主负荷集成研究，以及在有限情况下PJM区域输电扩展流程（RTEP）。EPI协议需要包括适用于 7 虽然本报告的主要重点是具有向电网出口能力的风能公园，但PJM和输电运营商可以在实时运行中类似地调度非出口型风能公园（例如，通过纳入安全约束经济调度中的修改后的需求响应框架）。 不同学习过程之间的协调（除非相关方将它们整合为单个流程）。 •PJM和/或输电业主:文档能源园区控制和保护机制的技术标准，用于限制能源园区与电网之间物理抽水和注入量至预设值。制定规定以确保在实时运行中，当电网容量受限（在突发事件期间 ）时，PJM和输电运营商能够依赖能源园区控制净注入或抽水。 •PJM允许研究和处理基于“按可用容量”的非固定电网注入请求（即，比当前的纯能源互联更弱 ）。通过类似于PJM新余量互联服务（SIS）或容量互联权（CIR）替换流程的快速筛选流程，研究这些非固定能源公园注入，考虑到能源公园的非固定净注入可以自动控制，因此不会导致超出指定水平的输电影响。8 8 SIS流程是通过生成互联队列流程的加速路径，评估向现有发电机添加新的供应技术（例如，向现有的燃气轮机互联点添加太阳能），只要总注入量可以得到控制并保持在现有互联服务协议的限额内。这允许加速研究过程，以确认新配置不会对电网可靠性产生实质性影响。CIR替代采用类似方法，以确认在退休发电机以不同发电技术类型在基本上相同的互联点进行替换时，不会产生影响。 介绍 PJM，作为服务13个州和哥伦比亚特区✁区域输电组织（RTO），预测电力需求将快速增长，部分原因是计划中✁数据中心和其他大型负荷✁扩张。9输电基础设施和资源充足性正因集成新增负荷而承受压力。在某些情况下，新增大型负荷必须等待数年，同时进行耗时且昂贵✁输电升级。10重要✁是，PJM已对资源充足性挑