中國儲能網(wǎng)訊：5.容量價值
（1）混合部署項目的容量貢獻小于其各部分的總和
混合項目的容量貢獻因地區(qū)而異，并取決于配置和運營限制。伯克利實驗室開發(fā)了一種簡單的算法來計算混合部署項目的容量信用，適用于探索性分析。共享混合項目基礎項目可以降低成本，但可能會降低容量價值。
（2）容量認證對于混合部署項目至關重要
電力系統(tǒng)需要足夠的發(fā)電容量來滿足峰值電力需求，通常遠高于平均需求?？勺兊目稍偕茉从兄跐M足這一需求。然而，由于需求模式的變化，它們的貢獻隨著滲透率的增加而逐漸減少，這對電力脫碳構成了障礙。而將可再生能源發(fā)電設施與儲能系統(tǒng)配套部署可以緩解這一挑戰(zhàn)，從而為更可靠的清潔能源提供途徑。而市場運營商和公用事業(yè)公司正在定義混合部署項目如何有助于實現(xiàn)資源充足性目標。
（3）需要新的方法來輕松評估混合部署項目的相對容量貢獻
確定單個資源容量信用的廣泛信任的方法（例如有效承載容量）依賴于數(shù)據(jù)密集型和復雜的概率模型。使用這些模型，很難在各種配置、操作限制、區(qū)域和場景中探索容量貢獻的變化。伯克利實驗室開發(fā)并驗證了新的近似方法，而這些方法非常適合探索混合部署項目的容量認證如何在不斷發(fā)展的電網(wǎng)中發(fā)生變化。
（4）混合部署項目的容量貢獻并不是各部分的總和
混合部署薦通常在各種能源組件之間共享基礎項目或引入新的運營限制。共享基礎項目（包括逆變器或與電網(wǎng)的互連）可能會導致對有限容量的競爭，從而降低混合部署項目中各個元件容量總和的貢獻。當可再生能源設施發(fā)電的時間與高可靠性風險時期一致時，這一點最為明顯。如果在可再生能源發(fā)電量較低的期間出現(xiàn)高風險時期，運營限制（例如儲能系統(tǒng)只能從可再生能源發(fā)電設施充電）同樣會降低容量貢獻。
圖8.不同持續(xù)時間的電池儲能系統(tǒng)、太陽能發(fā)電設施和混合部署項目之間的容量信用比較
6.輔助服務
（1）輔助服務市場對混合部署項目來說是一個有價值但短暫的選擇
伯克利實驗室的分析表明，至少在美國某些地區(qū)，混合項目可以從輔助服務(AS)市場中釋放出巨大的價值。但輔助服務市場可能會因目前處于互連隊列大部部署電池儲能項目而趨于飽和。對于風力電+儲能項目以及太陽能+儲能項目所有者來說，期望額外的輔助服務(AS)收入來抵消能源和容量價值的下降可能是一種冒險的策略。
（2）輔助服務條款可以為混合部署項目提供額外的市場機會
隨著風力發(fā)電和太陽能發(fā)電在發(fā)電系統(tǒng)中的占比越來越大，人們對通過參與輔助服務(AS)市場使這些資源能夠為電網(wǎng)提供額外的可靠性服務越來越感興趣。這一機會可以為混合部署項目所有者提供額外的收入來源，以抵消因太陽能發(fā)電和風力發(fā)電滲透率提高而導致的能源和容量價值下降。它還可以為電力系統(tǒng)運營商提供低成本的可靠性服務，以及解決系統(tǒng)限制的新工具。
（3）輔助服務市場顯著提高了混合部署項目的收入
根據(jù)研究，僅相對于能源市場而言，參與輔助服務市場和能源市場的混合部署項目所有者將獲得額外收入。而在研究中專注于監(jiān)管儲備市場，這些市場通常在輔助服務產(chǎn)品中價格最高。研究發(fā)現(xiàn)，參與監(jiān)管市場可為混合部署項目帶來1/MWh至33美元/MWh的額外收入（增加1%～69%）（如圖9所示）。
圖9.太陽能和風能混合項目的輔助服務增量收入(美元/MWh)
（4）ISO/RTO可以區(qū)分輔助服務產(chǎn)品以優(yōu)先考慮混合部署
單獨的向上和向下調(diào)節(jié)產(chǎn)品之間的區(qū)別可以使風電設施、太陽能發(fā)電設施和儲能項目更有效地提供調(diào)節(jié)儲備服務。獨立系統(tǒng)運營商(ISO)和區(qū)域輸電組織(RTO)應首先優(yōu)先考慮混合項目在輔助服務市場的參與，然后考慮獨立部署的風電設施和太陽能發(fā)電設施如何參與。
（5）輔助服務市場相對薄弱
供應增長可能導致市場飽和和輔助服務價格下降，即使在獨立部署和混合部署項目增量價值較高的地區(qū)也是如此。2017年，獨立系統(tǒng)運營商(ISO)和區(qū)域輸電組織(RTO)平均采購了約60～800MW的調(diào)節(jié)儲備服務。相比之下，截至2021年底，獨立系統(tǒng)運營商(ISO)和區(qū)域輸電組織(RTO)在其互連隊列中擁有超過289GW的獨立部署和混合部署的儲能系統(tǒng)，而調(diào)節(jié)儲備需求只有4.8GW。
7.市場參與
（1）混合部署項目可以更靈活地參與電力市場
混合項目的多種配置增加了電力市場招標和調(diào)度的機會和復雜性?？稍偕茉撮_發(fā)商將能夠評估將混合部署項目作為單個單元或作為具有不同功能的多個部分運行的風險和回報。電網(wǎng)運營商可能會找到新的方法來利用混合部署項目來保持可靠性。美國聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)只發(fā)布了尚未針對混合資源的儲能規(guī)則。
（2）正在考慮兩種高級市場參與模式
混合部署項目可以作為單一的、完全集成的資源或單獨但位于同一地點的資源與批發(fā)電力市場交互。作為一種綜合資源，混合項目運營商在開發(fā)市場投標時必須預測風力發(fā)電量或太陽能發(fā)電量，并管理其配套的電池儲能系統(tǒng)。作為單獨的資源進行管理，批發(fā)市場運營商將實施方法來管理電池儲能系統(tǒng)的調(diào)度和風力發(fā)或太陽能發(fā)電的可變性，同時考慮任何耦合約束。
（3）ISO/RTO繼續(xù)致力于模型細節(jié)
在沒有美國聯(lián)邦能源管理委員會(FERC)對混合部署項目的參與做出裁決的情況下，電網(wǎng)運營商已啟動利益相關者程序，以制定與混合相關的定義和商業(yè)實踐。信息圖2概述了市場接口（藍色箭頭）——其中可能包括市場投標、預測、互連要求和/或運行參數(shù)，即使電流最終相同（橙色箭頭），它們也可能在模型類別中有所不同。美國電力研究院和伯克利實驗室確定了電網(wǎng)運營商面臨的許多挑戰(zhàn)，他們需要知道會發(fā)生什么，因為混合部署項目項目可能會根據(jù)市場情況從電網(wǎng)電力的批發(fā)賣家轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)電力的買家，這可能對資源規(guī)劃、預測和市場力量緩解產(chǎn)生重大影響。
（4）開發(fā)商偏好參差不齊
開發(fā)商和市場運營商將評估每種模型的成本和收入影響。目前，單獨但位于同一地點的模型是加利福尼亞州最受歡迎的選擇。然而，如果混合部署項目旨在遵循批發(fā)市場價格以外的調(diào)度信號（例如減少高峰負荷、激勵計劃支付或彈性收益），混合部署項目項目所有者可能會青睞完全集成模型提供的高度自治。監(jiān)管機構應努力保持參與的靈活性，以刺激創(chuàng)新。
8.運營
（1）混合部署項目系統(tǒng)的電力系統(tǒng)價值取決于它們的運行方式
除了技術特征和位置之外，太陽能+儲能項目的運營策略是其市場價值的關鍵驅(qū)動因素。伯克利實驗室使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)來分析不同電池儲能系統(tǒng)調(diào)度選擇的價值影響。隨著混合部署項目行業(yè)的發(fā)展，需要了解普遍的電池充電和放電信號，并將相關激勵結(jié)構與電網(wǎng)需求保持一致變得越來越重要。
（2）并非所有大型太陽能+儲能項目都關注批發(fā)價格信號
太陽能+儲能項目的行為模型通常假設項目運營商優(yōu)化電池儲能系統(tǒng)使用以獲得批發(fā)市場收入。但在研究美國各地混合工廠的經(jīng)驗調(diào)度數(shù)據(jù)之后，發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)在2020年運營的太陽能+儲能項目主要關注批發(fā)市場的價格信號。與其相反，特殊儲能激勵計劃（如SMART）的參與者關注激勵支付的時間（見圖a），負荷服務實體試圖減少其對容量和輸電需求費用的風險（圖b），以及能源消費者優(yōu)先考慮彈性和公用事業(yè)賬單的最小化。這些替代商業(yè)模式可以為太陽能+儲能項目運營商帶來更高的收入，但不能從電網(wǎng)的角度優(yōu)化儲能調(diào)度，并且有時將會阻礙電網(wǎng)收益。
信息圖2.混合資源參與模式的范圍
（3）合同要求會限制太陽能+儲能項目的靈活性，從而妨礙優(yōu)化調(diào)度
對太陽能+儲能項目的電力采購協(xié)議(PPA)的抽樣發(fā)現(xiàn)，通常會對電池儲能系統(tǒng)的運行施加許多限制，例如限制每年（或每天）的充放電次數(shù)、充電狀態(tài)要求以及放電深度限制，甚至誰控制調(diào)度（買方與賣方或在某些情況下共享）。盡管這些限制大多源于電池保修和管理退化，但它們?nèi)钥赡軐е聝δ芟到y(tǒng)的調(diào)度偏離基于批發(fā)電價信號的最佳狀態(tài)。
圖10.激勵參與者（左）和峰值負載降低者（右）的經(jīng)驗（上部）與市場優(yōu)化操作（下部）和價格信號
（4）使用用戶側(cè)儲能系統(tǒng)來最大限度地提高太陽能發(fā)電設施的自消費幾乎沒有市場價值
凈計費電價已成為凈計量的主要繼承者，為輸出到電網(wǎng)的太陽能發(fā)電提供了減少的補償。這種安排鼓勵太陽能發(fā)電設施客戶配套部署電池儲能系統(tǒng)，以便將太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)移到可以自用的時間。對于最近的歷史市場價格，研究表明以這種方式運行儲能系統(tǒng)實際上不會對大容量電力系統(tǒng)產(chǎn)生任何價值。相比之下，如果運營以優(yōu)化其市場價值，則儲能系統(tǒng)的潛在年價值為16美元/kWh至33美元/kWh。
9.分布式混合部署項目
（1）客戶現(xiàn)場的太陽能+儲能項目的增長提供了新的機遇
在美國到2020年累計部署的所有電池儲能系統(tǒng)中，30%是用戶側(cè)儲能系統(tǒng)(以裝機容量計算)，其中大部分與太陽能發(fā)電設施配套部署。利用通過其年度追蹤太陽報告收集的數(shù)據(jù)，伯克利實驗室描述了這個新興市場的主要趨勢。
（2）住宅太陽能發(fā)電設施配套部署儲能系統(tǒng)的比例穩(wěn)步上升，但非住宅市場的增長幅度不大
住宅太陽能發(fā)電設施配套部署儲能系統(tǒng)的比例一直在穩(wěn)步增長，但仍占市場的一小部分，占2020年安裝的美國住宅太陽能發(fā)電設施系統(tǒng)的6%（如圖11所示）。而在非住宅市場，2020年安裝的太陽能發(fā)電設施系統(tǒng)中只有2%配套部署儲能系統(tǒng)，因為這些客戶更有可能獨立部署電池儲能系統(tǒng)。在住宅和非住宅市場中，夏威夷州因其凈計量改革而獨樹一幟，激勵更多的太陽能發(fā)電設施配套部署儲能系統(tǒng)。加利福尼亞州的住宅客戶可能會通過為防止森林火災風險而實施的斷電以及該州政府的激勵措施來增加電池儲能系統(tǒng)的部署。
（3）住宅太陽能+儲能項目規(guī)模越來越大
大多數(shù)住宅太陽能+儲能項目通常會部署一個5kW的電池儲能系統(tǒng)，持續(xù)時間大約2小時。然而隨著客戶尋求更大的備用電源，住宅太陽能+儲能項目規(guī)模越來越大。非住宅市場中的系統(tǒng)配置更加多樣化，對于2020年安裝的住宅太陽能+儲能項目，其平均規(guī)模約為100kW/200kWh。
（4）住宅太陽能發(fā)電設施安裝商比非住宅太陽能發(fā)電設施安裝商更廣泛地接受儲能系統(tǒng)
大約一半的住宅太陽能發(fā)電設施安裝商部署太陽能發(fā)電設施+電池系統(tǒng)，而非住宅太陽能發(fā)電設施安裝商只有17%。盡管如此，住宅市場仍然高度集中。相比之下，非住宅市場隨著時間的推移變得不那么集中。
（5）住宅太陽能+儲能項目的價格呈上漲趨勢
為用戶側(cè)太陽能系統(tǒng)配套部署儲能系統(tǒng)會使總部署價格增加約1000美元/kWh，其價格范圍為700～1300美元/kWh。對于典型的住宅太陽能+儲能項目，這比獨立部署的住宅太陽能發(fā)電設施增加了大約30%的成本。在部署住宅太陽能+儲能項目數(shù)量最多的住宅安裝商中，近年來安裝價格平均值和報告的儲能成本有所上升，反映出隨著需求持續(xù)增長，而供應鏈受到限制。
圖11.住宅和非住宅太陽能發(fā)電設施配套電池儲能系統(tǒng)的比例
10．未來發(fā)展研究
（1）未來將如何發(fā)展？混合部署項目研究的優(yōu)先領域
雖然混合部署項目為緩解可再生能源發(fā)電設施的間歇性挑戰(zhàn)提供了機會，但其相對新穎性意味著需要研究以促進整合和促進創(chuàng)新。伯克利實驗室正在進行的工作側(cè)重于混合估值、市場規(guī)則開發(fā)和客戶彈性機會等主題。這項研究的最終目標是支持與混合部署項目部署相關的私營和公共部門決策。
（2）需要更多的研究來了解混合部署項目的潛力
由于結(jié)合能源存儲或轉(zhuǎn)換技術以及多種可再生能源的復雜性，評估混合部署項目的優(yōu)勢和局限性具有挑戰(zhàn)性。項目開發(fā)商、系統(tǒng)運營商、規(guī)劃者和監(jiān)管者將受益于更好的數(shù)據(jù)、方法和工具來估計混合部署項目的成本、價值和系統(tǒng)影響。混合部署項目給電力系統(tǒng)帶來了新的風險和新的機遇。
（3）美國能源部(DOE)確定了三個高度優(yōu)先的混合部署項目研究主題
美國能源部最近發(fā)表的一份名為《混合能源系統(tǒng)：協(xié)調(diào)研究的機會》報告確定了混合部署項目研究和開發(fā)的近期機會領域（信息圖3）：技術開發(fā)商可以開發(fā)和展示新的硬件和軟件，以實現(xiàn)混合部署項目的共同優(yōu)化資源。市場、政策和法規(guī)研究可以制定框架，以確?；旌享椖康挠行顿Y和運營。這兩個研究領域都支持量化電力系統(tǒng)中混合項目成本和收益的精細估值方法。
信息圖3. 混合部署項及其相互依賴研究的優(yōu)先領域概述
（4）伯克利實驗室正在進行的研究側(cè)重于“估值”和“市場、政策和監(jiān)管”主題
伯克利實驗室將研究市場設計如何影響混合項目調(diào)度、系統(tǒng)可靠性和未來電力系統(tǒng)的整體經(jīng)濟效率，并研究混合能源部署如何響應輸電擁塞而發(fā)生變化。計劃評估在長期和短期停電期間為電力終端用戶提供備用電力的用戶側(cè)太陽能+儲能項目的能力。除了有針對性的分析，還將繼續(xù)跟蹤和研究混合部署項目的發(fā)展趨勢。
