中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：為了使用清潔、可調(diào)度、可靠的電力完全取代化石燃料，全球間歇性可再生能源的開發(fā)需要儲(chǔ)能技術(shù)。
根據(jù)IHS Markit的數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)全球陸上風(fēng)電、太陽能和儲(chǔ)能共址項(xiàng)目的份額將從2021年的14%增至2030年的35%。共址系統(tǒng)結(jié)合了兩種及以上的能源資產(chǎn)、并網(wǎng)、土地、變電站、電力電子設(shè)備、許可程序以及運(yùn)維工作。這種設(shè)置可以為資產(chǎn)業(yè)主提供一些運(yùn)營(yíng)和財(cái)務(wù)方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)加速可再生能源開發(fā)，提升電網(wǎng)穩(wěn)定性。
還未開發(fā)的共址價(jià)值
在風(fēng)電和太陽能份額在電力結(jié)構(gòu)中占比較高的市場(chǎng)中，開發(fā)商可以從共址提供的額外收入流中獲益。可再生能源捕獲價(jià)預(yù)計(jì)會(huì)隨著容量的增長(zhǎng)大幅下降，這意味著太陽能或陸上風(fēng)力發(fā)電機(jī)在市場(chǎng)上的捕獲價(jià)會(huì)隨著時(shí)間的推移而下降。
與躉售價(jià)相比，“捕獲價(jià)”這一術(shù)語與發(fā)電機(jī)在市場(chǎng)上可實(shí)現(xiàn)的實(shí)際電價(jià)有關(guān)。由于儲(chǔ)能允許資產(chǎn)業(yè)主在價(jià)值高點(diǎn)售電并通過執(zhí)行輔助電網(wǎng)服務(wù)獲得報(bào)酬，因而共址可以緩解這種價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)。
德國的情況就是如此。根據(jù)IHS Markit的數(shù)據(jù)，在德國，2022年-2030年間的獨(dú)立太陽能資產(chǎn)捕獲價(jià)預(yù)計(jì)將下降73%。儲(chǔ)能系統(tǒng)有助于彌補(bǔ)損失。例如，由Enel Green Power、ENERTRAG AG、Leclanché和W?rtsil?在德國Cremzow開發(fā)的22MW儲(chǔ)能設(shè)施可提供頻率調(diào)節(jié)、電力套利和無功功率服務(wù)。
隨著全天24小時(shí)對(duì)清潔能源需求的增長(zhǎng)，許多全球頭部可再生能源開發(fā)商正致力于將混合開發(fā)項(xiàng)目打造為一種關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。由于電力輸出不限于單一發(fā)電來源，因而混合電站降低了業(yè)績(jī)不佳的風(fēng)險(xiǎn)。這提供了面向未來的投資，有助于更好應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化并可能為能源轉(zhuǎn)型帶來額外融資。
在土地使用受限和并網(wǎng)成本較高的市場(chǎng)中，共址也有助于加快可再生能源資產(chǎn)的部署。美國的情況就是如此，那里積壓了1300GW等待并入輸電網(wǎng)的清潔能源項(xiàng)目。
1、自2015年以來，并網(wǎng)升級(jí)成本已從項(xiàng)目成本的約10%增至50%-100%。2、 根據(jù)IHS Markit的分析，與獨(dú)立項(xiàng)目相比，通過利用并網(wǎng)、土地征用和材料采購的協(xié)同效應(yīng)，開發(fā)商可節(jié)省高達(dá)10%的系統(tǒng)平衡成本。共址提高了對(duì)單一并網(wǎng)點(diǎn)的利用率，從而可以更有效的利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是在那些迫切需要更多輸配電投資的地區(qū)。
太陽能和風(fēng)能設(shè)施可以作為新建筑、或追溯添加的設(shè)施與儲(chǔ)能設(shè)施共址。例如，W?rtsil?和Clearway Clearway Energy Group正在美國加州San Bernardino開發(fā)兩個(gè)新的太陽能-儲(chǔ)能設(shè)施，共計(jì)482MW太陽能和275MW/1.1GWh儲(chǔ)能。這兩個(gè)設(shè)施將成為世界上最大的太陽能-儲(chǔ)能設(shè)施之一。同時(shí)，W?rtsil?正在將一個(gè)147MW/588MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)加入Clearway位于加州Kern縣的一處在運(yùn)太陽能設(shè)施中。
為現(xiàn)有風(fēng)電站重新供電，用新渦輪機(jī)取代舊渦輪機(jī)的流程也提供了一個(gè)共址儲(chǔ)能的機(jī)會(huì)。IHS Markit預(yù)測(cè)稱，約有21.7GW的美國和歐洲風(fēng)電裝機(jī)容量會(huì)被重新供電。渦輪機(jī)技術(shù)的進(jìn)步已允許使用更少或更小的渦輪機(jī)生產(chǎn)與最初的風(fēng)電站相當(dāng)?shù)?、甚至更高的容量。這可以減少風(fēng)電站所需的空間，為更多的可再生能源資產(chǎn)騰出已獲許可的區(qū)域。
共址對(duì)于島嶼和離網(wǎng)能源系統(tǒng)也特別具有吸引力，例如遠(yuǎn)程采礦，這些系統(tǒng)通常依賴進(jìn)口燃料（例如石油或柴油）發(fā)電。去年，由28家全球頭部礦業(yè)公司組成的國際采礦和金屬理事會(huì)的成員宣布，計(jì)劃在2050年前實(shí)現(xiàn)采礦作業(yè)凈零排放。采用可再生能源和儲(chǔ)能可以大大減少溫室氣體排放，同時(shí)提供更穩(wěn)定的電力來源。
獨(dú)立發(fā)電商Zenith Energy在澳大利亞展示了這種方法，澳大利亞是世界上最大的采礦材料生產(chǎn)市場(chǎng)之一。該公司正在利用一個(gè)9.2MW/8.7MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)使采礦公司的運(yùn)營(yíng)脫碳。通過管理采礦場(chǎng)的功率波動(dòng)，增加儲(chǔ)能裝置可使現(xiàn)有的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電廠免于頻繁升壓，因此提高了運(yùn)營(yíng)效率，降低了燃料成本并減少了礦山的碳足跡。
為了實(shí)現(xiàn)脫碳目標(biāo)和降低進(jìn)口燃料的成本，許多島嶼大幅提高了可再生能源的份額，如美國夏威夷。截至2018年，夏威夷28%的能源需求是由可再生能源滿足的。儲(chǔ)能將在平衡夏威夷電力系統(tǒng)和最大化可再生資源的價(jià)值方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。Oahu島在今年夏天迎來了它的第一個(gè)大型太陽能-儲(chǔ)能設(shè)施，并將在今年年底前引進(jìn)第二個(gè)。這有助于確?？煽康碾娏斔停橄耐膶?shí)現(xiàn)2045年100%的可再生能源目標(biāo)做出貢獻(xiàn)。
八大市場(chǎng)累計(jì)將達(dá)560GW！在全球范圍內(nèi)擴(kuò)大共址儲(chǔ)能
根據(jù)IHS Markit的研究， 2021年-2030年間，八個(gè)主要市場(chǎng)的風(fēng)能、太陽能和儲(chǔ)能混合項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)容量預(yù)計(jì)將達(dá)到560GW。在每個(gè)市場(chǎng)中，規(guī)劃的太陽能-儲(chǔ)能項(xiàng)目都要多于風(fēng)能-儲(chǔ)能項(xiàng)目。
例如，在中國大陸將安裝的365GW混合可再生能源中，24%是太陽能-儲(chǔ)能，10%是風(fēng)能-儲(chǔ)能。在美國，風(fēng)能-儲(chǔ)能僅占混合可再生能源計(jì)劃裝機(jī)總量的4%，太陽能-儲(chǔ)能占67%。
盡管風(fēng)能-儲(chǔ)能設(shè)施提供了類似的利益，但到目前為止，其部署量明顯低于太陽能-儲(chǔ)能。造成這種差異的原因之一是太陽能和風(fēng)能之間的間歇性水平不同。風(fēng)電在輸出方面具有更大的可變性，不像太陽能那樣遵循可預(yù)測(cè)的模式——太陽每天都會(huì)升起和落下。風(fēng)電站面臨著較長(zhǎng)的低產(chǎn)或無產(chǎn)期，這并不總是容易預(yù)測(cè)?？紤]到較長(zhǎng)的低產(chǎn)期，以及風(fēng)電站通常在非高峰時(shí)段產(chǎn)量最大的事實(shí)，必須使用經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)移風(fēng)電站電力。
監(jiān)管政策和市場(chǎng)框架在確?；旌想娬镜淖畲髢r(jià)值和利益方面也發(fā)揮著重要作用。例如，在美國，大多數(shù)風(fēng)力設(shè)施都會(huì)利用聯(lián)邦生產(chǎn)稅收抵免（PTC）政策，這一政策對(duì)符合條件的可再生資源發(fā)電按千瓦時(shí)數(shù)進(jìn)行抵免。美國還為可再生能源項(xiàng)目提供投資稅收抵免（ITC）以降低前期成本。
開發(fā)商可以為與風(fēng)能和太陽能共址的儲(chǔ)能項(xiàng)目申請(qǐng)ITC。但開發(fā)商不能同時(shí)申請(qǐng)二者，而PTC對(duì)于風(fēng)電項(xiàng)目來說幾乎總是更加有利可圖。這就解釋了為什么美國計(jì)劃于2021-2024年并網(wǎng)的儲(chǔ)能容量中，有63%是與太陽能搭配的。
PTC在2021年底被逐步淘汰，這使增加儲(chǔ)能對(duì)風(fēng)能開發(fā)商更有吸引力，因?yàn)樵黾觾?chǔ)能能令其參與競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)并帶來額外的收入來源。根據(jù)新的《通貨膨脹縮減法案》，PTC獲得延期，包括了2025年1月1日前開始建設(shè)的可再生能源項(xiàng)目。法案還將ITC從26%提升至30%，其定義也被擴(kuò)大到第一次包含獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目。修改后的稅收激勵(lì)措施肯定會(huì)加速可再生能源和儲(chǔ)能的整體開發(fā)，但它們將如何重塑混合項(xiàng)目構(gòu)成還有待觀察。
為了應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的人氣，開發(fā)商和集成商已發(fā)現(xiàn)了改進(jìn)共址設(shè)施的新方法。例如，越來越多的太陽能-儲(chǔ)能項(xiàng)目是直流耦合，而不是交流耦合的。在交流耦合系統(tǒng)中，電池系統(tǒng)和太陽能電站并行連接到獨(dú)立的逆變器上。在直流耦合系統(tǒng)中，太陽能發(fā)電通過一個(gè)直流/直流轉(zhuǎn)換器直接流向電池。減少交流/直流轉(zhuǎn)換的次數(shù)可使直流耦合系統(tǒng)比交流耦合系統(tǒng)的效率高出約3%。然而，交流耦合允許獲得更靈活的市場(chǎng)收入。如果太陽能電站不需要的話，那么儲(chǔ)能系統(tǒng)可以直接用于市場(chǎng)投標(biāo)。同樣的趨勢(shì)并沒有出現(xiàn)在風(fēng)電-儲(chǔ)能直流耦合項(xiàng)目中，這可能是因?yàn)轱L(fēng)力渦輪機(jī)會(huì)自然產(chǎn)生交流電。
盡管如此，創(chuàng)新型開發(fā)商正在穩(wěn)步推進(jìn)風(fēng)能和儲(chǔ)能聯(lián)合開發(fā)。Enel Green Power公司最近在美國德克薩斯州完成了其第一個(gè)名為Azure Sky的大型混合風(fēng)電項(xiàng)目，其中包括350MW風(fēng)電和W?rtsil?提供的137MW/205MWh電池儲(chǔ)能。Enel計(jì)劃至2023年年初在德克薩斯州開發(fā)共計(jì)12個(gè)、儲(chǔ)能總量為1290MWh的電池廠。
強(qiáng)化軟件的重要性
共址強(qiáng)化了對(duì)復(fù)雜軟件的需求，這些軟件可用于無縫整合及管理多種類型的可再生資產(chǎn)。能源管理軟件在成功管理混合型可再生能源+儲(chǔ)能設(shè)施方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。W?rtsil?復(fù)雜的GEMS數(shù)字能源平臺(tái)可以監(jiān)測(cè)、控制和優(yōu)化單個(gè)資源及整個(gè)項(xiàng)目群，包括儲(chǔ)能技術(shù)、可再生能源和平衡熱發(fā)電資產(chǎn)。
需要使用軟件來監(jiān)督、優(yōu)化和控制混合電廠功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)施價(jià)值的最大化。另外，隨著開發(fā)商致力于通過混合設(shè)施疊加多種收入流，軟件可以根據(jù)目標(biāo)、組合限制因素、市場(chǎng)趨勢(shì)和不確定因素來引導(dǎo)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)運(yùn)作。
隨著更多的開發(fā)商發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能共址和可再生能源-儲(chǔ)能混合系統(tǒng)的利益，GEMS將帶來更多的創(chuàng)新應(yīng)用。W?rtsil?將繼續(xù)與發(fā)電商和開發(fā)商分享這些經(jīng)驗(yàn)，彰顯儲(chǔ)能在向100%可再生能源系統(tǒng)過渡中的作用。
