山东11选五

儲能現階段仍需調整頂層設計和市場規則

作者:光伏協會    瀏覽:3    發布時間:2019-12-19 11:25:36

山东11选五 隨著全球對清潔、低碳能源日益增長的需求,能源行業已經進入了轉型階段,各種能源新技術也迎來了一波發展的新浪潮。在這之中,儲能系統尤其是新興的電化學儲能以其響應速度快、控制精準的特性以及在電網中既可以充電(負荷)又可以放電(電源)的雙重身份,有著不可替代的作用,在能源低碳化過程中占有重要的地位。

山东11选五 近年來,儲能技術在提高性能與降低成本方面不斷進步,并且緊跟能源行業的發展不斷調整自己的前進方向。電力-能源行業在改革中發展的大趨勢給儲能行業發展帶來了重要的機遇。

2018年,在以電網側為代表的儲能浪潮驅使下,儲能企業對行業的前景有著更多的期望。但2019年上半年,中國新增投運電化學儲能項目的裝機規模為116.9MW,同比下降了4.2%,一些細分領域如用戶側出現了萎縮,市場進入了減速調整階段。

這對近年來習慣于快速增長的業界來說,信心無疑受到了打擊。但任何產業都有其發展的規律性,對于儲能市場2019年遇冷的現象,我們其實沒有必要太過悲觀,目前儲能產業所經歷的低谷其實也是整個能源行業從通過行政命令來進行資源調配向通過市場化來進行資源調配轉變所經歷的必然過程。

山东11选五 從儲能誕生的時候,其能給系統所提供的價值已然清晰:峰荷轉移,頻率控制,電壓控制,系統備用,改善電能質量等。儲能這些價值如何能真正的貨幣化,和以下兩點息息相關:

技術層面:清潔能源逐漸取代傳統化石能源,以及電能替代已成為共識,在此背景下,儲能在工程層面的技術經濟先進性永遠是自身發展的最重要因素。

山东11选五 除了自身技術的進步,儲能的發展必須依靠于電力-能源大體系改革推動的力度,儲能產業的發展不是孤立的,而是與整個電力系統的轉型深度綁定。

在市場還不完善的時期,儲能確實還需要“看得見的手”進行富有前瞻性的計劃以及合理的激勵手段來培育市場,隨著市場的不斷完善,電的商品屬性通過更加準確合理的價格形成機制確定,由“看不見的手”實現資源的合理配置。在這樣的環境下,儲能的價值會得到完整的體現,并獲得合理的回報。

藍圖:完全市場化的電力系統

由于能源技術的多樣性,這里我們只討論狹義的電力系統,以及相對應的電力儲能。先看一組數字,按照國際可再生能源署(IRENA)最近發表的一份報告,如果全球溫升控制在2攝氏度以內,要求2050年全球電力供應的85%來自可再生能源,其中間歇性電源占58%(風電36%,光伏22%),其余11%為化石能源、4%為核電。

中國目前的非水電可再生能源比例不到4%,發電側還存在大量供給基荷的機組,但未來如果這個比例超過了30%呢?電力系統將是一個接近1000小時出現“過發電”、而化石能源機組滿負荷等效小時數會下降到低于4000小時的系統,這樣一個“去基荷化”的系統,如果電力系統不掌握高度靈活性的調節資源的話,保持實時平衡將會非常艱難。

根據美國能源部(DOE)國家實驗室的研究顯示,高比例的并網可再生能源(30%以上),并降低同等比例的基荷負載電力后,仍然能夠實現與化石燃料電力系統相當的穩定性和系統靈活性,也能實現相同甚至更低的運行成本(無邊際成本)。

在一個基于邊際成本的電力現貨市場,可再生能源通常以邊際成本低的優勢,以零報價上網,在壓低市場價格的同時,獲得市場份額,優先滿足或低或高的電力需求。因此,系統中的其他電源,面臨的是扣除可再生能源出力之外的凈負荷。這一凈負荷曲線往往比原負荷曲線的波動幅度更大(主要是由于風電的出力特性),波動更加頻繁(太陽能出力在秒到分鐘級別的波動)。

在可再生能源出力大出系統總負荷情況越來越多的情況下,只提供基荷的電源會逐漸減少以至于完全消失,各種發電資源將完全按照市場來完成配置,也就是“市場之手”進行主導。

山东11选五 隨著第三產業與居民負荷的增長,可再生能源的日益增多,未來的電網,無疑會是一個更少基荷發電、更頻繁的爬坡、更多備用的系統。對于實時平衡的要求會“越來越多,越來越快”,而除了可再生能源之外的其他電源形式,會擁有越來越少的利用水平,靈活進行上下調節的能力成為稀缺性資源。

在一個成熟的電力市場中,價格的波動反映實際的供需關系與相應的電力傳輸成本,波動性將為儲能帶來真正的盈利空間。儲能不是單一的發電資源,它歸根到底是一種服務載體,其服務價值將通過平抑間歇性電源和負荷之間的時間不平衡得到真正的體現,并通過市場化的定價機制獲得回報。

過渡期:“看得見的手”應指向哪里?

對于儲能這樣一個高技術門檻的產業,可持續的商業模式有賴于具有競爭力的產品性價比,以及開放成熟的電力市場。從技術上來講,鋰離子電池的成本從2010年到現在已經下降了約80%,這個速度不可謂不快,可見成本并不是唯一阻礙儲能市場化的因素,制度因素與其他非成本因素也起著重要的作用。

山东11选五 從目前來看,儲能行業市場機制建設和政策已經落后于產業發展的速度,往往是業界參與和討論熱度很高,而主管部門則反應平淡。從整個系統的角度來講,電力市場改革還處于一個初期發展與試錯的階段,儲能的發展包括可再生能源的推進目前依然需要“看得見的手”,也就是國家的一系列的計劃和政策激勵來完成市場的“培育”,在這個過程中,計劃一般包含以下兩個要點:

整體規劃

監管能力的完善

山东11选五 從規劃層面而言,我國目前的人均用電量不到5000千瓦時,而美國,歐洲等發達國家一般都超過了10000千瓦時,同時由于較高的安全性冗余,我國電網的資產利用效率是偏低的。在未來電力需求增長潛力依然巨大的情況下,儲能是有必要全面納入電力系統的整體計劃中。高比例的儲能裝機容量是電力系統對現在運行形式的變革,例如省內的新能源消納、跨省的新能源消納、電網的暫態支撐,整體資產利用率的提高等,在頂層的規劃中應當得到明顯的體現。

山东11选五 關于監管能力,儲能更大的價值和收益要在電力市場中獲得。如何構建開放,透明,自由的電力交易,讓儲能在開放包容的市場環境和健全演進的監管體系下,與其他靈活調節資源公開公平進行較量,是儲能實現價值的基本條件。

另外,政府在實際的激勵政策層面可執行的方案主要有以下幾種:

直接的資金補貼

其它形式的“特權”,例如優先調度,保障發電量等

金融方面的便利條件:如稅收優惠,退稅,優惠貸款和擔保等

但并不是所有的方案都適合我國的國情。根據光伏和電動汽車的經驗,直接的資金補貼雖然可以短時間內帶動行業的爆發性增長,但長期的副作用依然不可忽視,在目前可再生能源基金已經入不敷出的現狀下,直接給與儲能補貼不但會大幅增加財政的負擔,也不利于鼓勵技術創新。從其他方面著手來解決一些非技術成本的后顧之憂,也是一種行之有效的手段。

以用戶側為例,儲能電池、PCS等硬件成本正在快速下降,但用戶側儲能項目設計、控制軟件、安裝調試、場地租賃、安全保障等周邊成本同樣不容忽視。用戶側儲能應用環境復雜,加之相關標準尚不清晰,導致項目的可復制性低,非技術環節的降本難度大。因此,除繼續降低硬件成本外,如果能在諸如充電費率,稅收,場地租賃的環節給予一定程度的優惠,同樣會對項目經濟性有實質的幫助。

在美國,投資稅收減免(ITC)是政府為了鼓勵綠色能源投資而出臺的稅收減免政策,光伏項目投資商可按照投資額的30%抵扣應納稅。2016年,美國儲能協會向美國參議院提交了ITC法案,明確先進儲能技術都可以申請投資稅收減免。由于投資商大部分為大型基金或跨國集團,ITC具有非常大的吸引力。證明不通過直接補貼,也仍然可以有適合的手段支持儲能產業的發展。

山东11选五 “看得見的手”更應該聚焦在為行業發展“免除后顧之憂”的層面上發揮作用,讓參與者可以集中精力到降本增效和技術創新這些核心層面的事物中。

山东11选五 同時,政策的制定還應具有長時間的一致性和關聯性,需要避免由于政策不當而引起的不良后果,如:缺乏波動性定價的市場、強制性的電價突變。這樣的儲能就無異于其他普通電源了,儲能要想有大發展無疑需要精細的,具有連貫性成體系的政策,這將極度考驗頂層設計的智慧。

高滲透率可再生能源與進一步的市場化

山东11选五 以電力現貨市場為核心的電力體制改革將是儲能市場化的最終方向。由于電力系統運行的實時狀態瞬息變化,基于經濟調度的日前、實時現貨市場將導致電能在不同時刻的價格差異,形成了儲能充放電的激勵信號。不過,以目前價格波動水平,現貨市場價差對儲能的吸引力依然有限。

山东11选五 以廣東省現貨市場為例,試運行結算(2019年6月22日)的日前現貨市場平均節點峰谷電價差為0.3元/千瓦時,其中價格波動最明顯節點(含線路阻塞)的峰谷價差也僅為0.37元/千瓦時。

山东11选五 考慮到市場交易電量中的輸配電費用、政府基金等為固定價格,用戶購電峰谷差價亦在0.4元/千瓦時以下,遠低于當地目錄電價峰谷差水平(0.7元/千瓦時)。不過今后隨著波動性的可再生能源比例提高,現貨市場的峰谷差價有望進一步增大。

國外成熟電力市場對包含高滲透率波動性可再生能源的電力現貨市場價格開展了較為系統的定量研究。根據勞倫斯伯克利實驗室(LBNL)針對美國四個區域電力市場的分析,當波動性可再生能源(風力、光伏)發電容量滲透率提升至40%時,四個區域現貨市場價格波動增幅在2~4倍之間。

山东11选五 其中,高滲透率光伏對價格波動的影響尤為突出,變化最大的德克薩斯州(光伏發電、風電裝機比例30%和10%)現貨市場價格波動增幅可達6.6倍。

山东11选五 按照中國目前可再生能源的裝機速度,2030年我國風電、光伏發電裝機量大概率超過10億千瓦(較2018年底3.6億千瓦的總容量凈增2倍左右),其在發電總裝機中的比重也將突破30%。

若簡單套用LBNL案例結果,綜合考慮價格波動增幅和平均價格降幅,可再生能源仍將提升現貨市場峰谷價差2倍左右,儲能的盈利空間將大幅提高。

合理的市場機制設計可以吸引更多高品質、低成本靈活性資源參與電力系統調節,在降低清潔能源轉型成本的同時,也為儲能營造更多元的應用場景。

但市場機制的完善并非朝夕之間,圍繞現有峰谷目錄電價的用戶側儲能仍然是近期大多數儲能項目的現實選擇。另一方面,若未來批發與零售市場充分銜接,用戶側儲能理論上同樣能夠參與批發市場,提供與系統側儲能相似的充放電服務,繼而實現在不同應用場景間的價值疊加。

山东11选五 今后,在市場規則方面,應將荷電狀態、容量邊界等儲能關鍵參數納入輔助服務市場報價過程,在最小接入功率、最短放電時間等方面盡可能降低儲能準入門檻,使儲能得以無縫地納入現有市場交易與調度規則。

在基礎設施方面,應加快配電網升級,在繼電保護、檢修規程、計量結算、數據通訊等方面為未來用戶側儲能的大面積接入營造條件。在技術層面,通過儲能產品的模塊化最大程度發揮規模效應。通過更加標準化的產品在項目設計、控制軟件、安裝調試等多個環節簡化流程,最終以即插即用的方式有效降低綜合成本。

展望未來,不論是在用戶側還是系統側,儲能在高滲透率可再生能源系統中都可憑借波動性的電價獲得更高經濟回報,也就是完全由”看不見的手“實現資源的有效配置。但目前的階段仍需要在頂層設計和市場規則方面做出調整。

山东11选五 通過“看得見的手”的合理規劃與激勵措施,進一步培育還沒有完全成熟的市場,逐漸過渡到成熟的市場化階段。這必將是一個艱辛的,需要通過不斷迭代,試錯的循環發展階段。需要政府層面,運營商,設備廠商等不同參與者貢獻更多的智慧去實現。