調查表明,如今越來越多的電池儲能系統與可再生能源發電設施共址部署,但其收益和價值還有待進一步研究。
隨著電池價格持續下跌以及風力發電和太陽能發電設施的廣泛應用,電力開發商越來越多地將風力發電和太陽能發電項目與電池儲能系統共址部署,以構建一個“混合部署“的可再生能源發電設施。
風力發電和太陽能發電的可變性需要進行平衡,以滿足電力系統穩定的需求。雖然這通常是在系統層面上完成的,例如采用可調度的發電設施、需求響應和其他技術,但能源開發商也看到了共址部署電池儲能系統的一些優勢,使風力或太陽能發電設施發揮傳統發電設施的重要作用。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室和美國電力研究院的最新研究表明,能源廠商對于建設混合部署的可再生能源發電設施的興趣很高,這是由于與單獨部署的發電設施相比,混合部署發電設施可以提供更多好處。
然而,混合部署的能源項目也有局限性,市場規則和政策激勵可能影響其項目的財務狀況。一份發表在能源行業期刊上的研究報告對混合部署能源發電設施的運營優缺點、相對成本和效益以及行業趨勢進行了分析與探討。
混合部署能源項目將蓬勃發展
根據來自美國能源信息管理局、區域輸電組織和獨立系統運營商的互連隊列數據,美國已經有4.6GW的風力發電、天然氣發電、太陽能發電設施、燃油發電設施與電池儲能系統共址部署。另外,美國還計劃開發部署的14.76GW能源項目,以及區域電力市場69GW的能源設施互連隊列。
在互連隊列計劃部署的太陽能發電項目中,四分之一的項目將與電池儲能系統配套部署,4%的風力發電項目也將部署電池儲能系統。在加利福尼亞州,幾乎三分之二的太陽能項目都配套部署了電池儲能系統。
美國獨立系統運營商隊列中的混合部署容量和獨立部署電池儲能容量
得益于太陽能發電在電網中的的高滲透率(2019年占美國電網的20%),加利福尼亞州的白天凈負荷較低,而在夜晚有很大的用電負載,這種用電負載曲線被稱為“鴨子曲線”。該州是美國計劃獨立部署電池儲能系統數量最多的州,也是計劃部署風力發電+儲能項目數量最多的州。
是否采用混合部署?
將可再生能源發電設施和電池儲能系統共址部署可以節省共享設備和互連成本,并可以充分利用有利于太陽能發電設施和電池儲能系統配套部署的美國聯邦稅收抵免政策。相對于獨立部署的發電設施,電力系統運營商和購買者可能更喜歡應用混合部署的發電設施,因為它們具有更大的調度靈活性。但是將發電設施和電池儲能系統共址部署,可能并不總是一個最佳的解決方案。
如果不得不從共址部署的可再生能源發電設施充電,那么電池儲能系統可能無法完全參與市場。此外,共址部署可能會降低電池儲能項目選址的靈活性。大型風力發電廠和太陽能發電廠通常部署在可再生資源豐富、土地可用、電網連接可行的地方,然而可能并不是電池儲能系統提供最大效益的地方。此外,激勵政策和市場設計也是一個關鍵因素。
能源設施混合部署的利弊
混合部署能源設施在容量市場表現有很大的不同
部署混合部署能源設施的增長也會受到價格下降的推動。近年來,隨著風力發電、太陽能發電和電池儲能系統成本的下降,混合部署發電設施的購電協議價格大幅下降。研究發現,根據109個已經部署或計劃部署的太陽能+儲能項目的23個合同,其電力價格已從2017年的每兆瓦時40~70美元下降到2019年的每兆瓦時20~30美元。
但是,能源開發商是否由于提供容量或只是采用可再生能源而獲得收益,這是混合部署能源設施能否獲得經濟效益的一個重要因素。在電網規模的太陽能發電項目中,配套部署4小時電池儲能系統的成本為每兆瓦時4~14美元。但是,在加利福尼亞州的綜合能源和容量組合市場中,每兆瓦時的附加值可能高達13~31美元;但在德克薩斯州的電力市場中,每兆瓦時的附加值可能低至1~9美元。
與獨立部署的項目相比,太陽能發電設施和風力發電設的施混合部署設施具有更多收益
混合部署的能源設施在經濟上是否有吸引力取決于部署位置,并且將受到未來批發電力價格趨勢的影響。而且,盡管美國聯邦政府針對太陽能的稅收優惠政策也可以應用在與太陽能發電設施配套部署的電池儲能系統,但這意味著這些儲能系統不能總是從電網充電,從而限制了它們利用低價電力的能力。
美國勞倫斯伯克利實驗室的研究發現,與獨立部署的風力發電、太陽能發電設施以及電池儲能系統相比,限制電網充電以及混合發電設施相互連接的限制,將導致批發市場價值損失2%至11%。從獲得美國聯邦投資稅收抵免和降低互連成本中獲得的混合部署能源設施的收益需要超過這些水平,才能抵消由于于混合部署而帶來的價值損失。
時間將證明這種趨勢是當前政策驅動力的短暫還是更持久的現象。將電池儲能系統與風力發電和太陽能發電設施共址部署,可以在當前的批發市場中提供成本協同效應和更多收益。但獨立安裝的電池儲能系統不會受到電網充電或可再生發電設施互連的限制,目前可以獲得更多的收益。
因此,需要更多的研究來闡明電混合部署能源項目的降低成本的潛力、市場價值以及風險/利益。
隨著電池價格持續下跌以及風力發電和太陽能發電設施的廣泛應用,電力開發商越來越多地將風力發電和太陽能發電項目與電池儲能系統共址部署,以構建一個“混合部署“的可再生能源發電設施。
風力發電和太陽能發電的可變性需要進行平衡,以滿足電力系統穩定的需求。雖然這通常是在系統層面上完成的,例如采用可調度的發電設施、需求響應和其他技術,但能源開發商也看到了共址部署電池儲能系統的一些優勢,使風力或太陽能發電設施發揮傳統發電設施的重要作用。
美國勞倫斯伯克利國家實驗室和美國電力研究院的最新研究表明,能源廠商對于建設混合部署的可再生能源發電設施的興趣很高,這是由于與單獨部署的發電設施相比,混合部署發電設施可以提供更多好處。
然而,混合部署的能源項目也有局限性,市場規則和政策激勵可能影響其項目的財務狀況。一份發表在能源行業期刊上的研究報告對混合部署能源發電設施的運營優缺點、相對成本和效益以及行業趨勢進行了分析與探討。
混合部署能源項目將蓬勃發展
根據來自美國能源信息管理局、區域輸電組織和獨立系統運營商的互連隊列數據,美國已經有4.6GW的風力發電、天然氣發電、太陽能發電設施、燃油發電設施與電池儲能系統共址部署。另外,美國還計劃開發部署的14.76GW能源項目,以及區域電力市場69GW的能源設施互連隊列。
在互連隊列計劃部署的太陽能發電項目中,四分之一的項目將與電池儲能系統配套部署,4%的風力發電項目也將部署電池儲能系統。在加利福尼亞州,幾乎三分之二的太陽能項目都配套部署了電池儲能系統。
美國獨立系統運營商隊列中的混合部署容量和獨立部署電池儲能容量
得益于太陽能發電在電網中的的高滲透率(2019年占美國電網的20%),加利福尼亞州的白天凈負荷較低,而在夜晚有很大的用電負載,這種用電負載曲線被稱為“鴨子曲線”。該州是美國計劃獨立部署電池儲能系統數量最多的州,也是計劃部署風力發電+儲能項目數量最多的州。
是否采用混合部署?
將可再生能源發電設施和電池儲能系統共址部署可以節省共享設備和互連成本,并可以充分利用有利于太陽能發電設施和電池儲能系統配套部署的美國聯邦稅收抵免政策。相對于獨立部署的發電設施,電力系統運營商和購買者可能更喜歡應用混合部署的發電設施,因為它們具有更大的調度靈活性。但是將發電設施和電池儲能系統共址部署,可能并不總是一個最佳的解決方案。
如果不得不從共址部署的可再生能源發電設施充電,那么電池儲能系統可能無法完全參與市場。此外,共址部署可能會降低電池儲能項目選址的靈活性。大型風力發電廠和太陽能發電廠通常部署在可再生資源豐富、土地可用、電網連接可行的地方,然而可能并不是電池儲能系統提供最大效益的地方。此外,激勵政策和市場設計也是一個關鍵因素。
能源設施混合部署的利弊
混合部署能源設施在容量市場表現有很大的不同
部署混合部署能源設施的增長也會受到價格下降的推動。近年來,隨著風力發電、太陽能發電和電池儲能系統成本的下降,混合部署發電設施的購電協議價格大幅下降。研究發現,根據109個已經部署或計劃部署的太陽能+儲能項目的23個合同,其電力價格已從2017年的每兆瓦時40~70美元下降到2019年的每兆瓦時20~30美元。
但是,能源開發商是否由于提供容量或只是采用可再生能源而獲得收益,這是混合部署能源設施能否獲得經濟效益的一個重要因素。在電網規模的太陽能發電項目中,配套部署4小時電池儲能系統的成本為每兆瓦時4~14美元。但是,在加利福尼亞州的綜合能源和容量組合市場中,每兆瓦時的附加值可能高達13~31美元;但在德克薩斯州的電力市場中,每兆瓦時的附加值可能低至1~9美元。
與獨立部署的項目相比,太陽能發電設施和風力發電設的施混合部署設施具有更多收益
混合部署的能源設施在經濟上是否有吸引力取決于部署位置,并且將受到未來批發電力價格趨勢的影響。而且,盡管美國聯邦政府針對太陽能的稅收優惠政策也可以應用在與太陽能發電設施配套部署的電池儲能系統,但這意味著這些儲能系統不能總是從電網充電,從而限制了它們利用低價電力的能力。
美國勞倫斯伯克利實驗室的研究發現,與獨立部署的風力發電、太陽能發電設施以及電池儲能系統相比,限制電網充電以及混合發電設施相互連接的限制,將導致批發市場價值損失2%至11%。從獲得美國聯邦投資稅收抵免和降低互連成本中獲得的混合部署能源設施的收益需要超過這些水平,才能抵消由于于混合部署而帶來的價值損失。
時間將證明這種趨勢是當前政策驅動力的短暫還是更持久的現象。將電池儲能系統與風力發電和太陽能發電設施共址部署,可以在當前的批發市場中提供成本協同效應和更多收益。但獨立安裝的電池儲能系統不會受到電網充電或可再生發電設施互連的限制,目前可以獲得更多的收益。
因此,需要更多的研究來闡明電混合部署能源項目的降低成本的潛力、市場價值以及風險/利益。