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了解太陽能如對市場價(jià)格產(chǎn)生影響的各種因素
在這篇文章中，我們將通過太陽能的幾個(gè)方面來了解它如何以及何時(shí)影響電價(jià)，特別關(guān)注德國和西班牙。該分析的目的并非詳盡無遺，而是提供基本要素，以增強(qiáng)對太陽能對電力市場價(jià)格影響的理解。
為什么我們需要關(guān)心太陽能？
多份報(bào)告證明，太陽能發(fā)電正在經(jīng)歷快速增長。SolarPower Europe 最近發(fā)布的歐盟 2023-2027 年展望強(qiáng)調(diào)了太陽能行業(yè)明顯的積極趨勢。報(bào)告來看:
根據(jù)中期情景，從絕對值來看，2024 年至 2027 年新增裝機(jī)容量將達(dá)到 313 GW 到 2027 年底光伏總裝機(jī)容量將達(dá)到 576 GW。這意味著, 四年內(nèi)歐盟太陽能發(fā)電量將比 2023 年底運(yùn)營的 263 GW 增長 119%
即使這些值是直流側(cè)功率數(shù)值，與 4 月至 10 月太陽能高峰月份期間的歐盟負(fù)荷相比，它們確實(shí)是非常引人注目。通常，在這幾個(gè)月的陽光照射時(shí)間內(nèi)，歐盟的平均負(fù)荷在 270 至 300 GW 之間。值得注意的是，以直流值表示的太陽能容量最早將在 2024 年超過這幾個(gè)月的平均負(fù)荷。
歐盟 2023 年的月平均負(fù)荷
太陽能發(fā)電的預(yù)期增長不僅限于歐洲；它延伸到全球。根據(jù)國際能源署的數(shù)據(jù)，他們的主要預(yù)測預(yù)計(jì) 2023 年至 2028 年間公用事業(yè)太陽能和分布式太陽能新增容量將分別增加 1525 GW 和 1140 GW 。這標(biāo)志著與上一時(shí)期相比大幅增長（ 2017-2022年），公用太陽能和分布式太陽能分別僅增加了 502 GW 和 366 GW)
全球太陽能容量加速增長（深藍(lán)色和淺藍(lán)色條）
為什么太陽能會影響市場價(jià)格？
需要掌握的一個(gè)重要方面是市場價(jià)格的形成，特別是在歐洲，其關(guān)鍵機(jī)制是日前市場。每天都會進(jìn)行拍賣以確定第二天的每小時(shí)價(jià)格，由于互聯(lián)限制，歐洲大陸被劃分為多個(gè)區(qū)域。
這些拍賣取決于需求曲線和供給曲線的交點(diǎn)。供給曲線是發(fā)電商提供的價(jià)格組合，由其資產(chǎn)的邊際成本決定。值得注意的是，太陽能和風(fēng)能等邊際成本接近于零的可再生能源，隨著其在市場上的存在增加，對價(jià)格產(chǎn)生下行壓力。
（非常）低價(jià)何時(shí)出現(xiàn)？
由于市場價(jià)格由所選的最高出價(jià)決定，風(fēng)能和太陽能的邊際成本接近于零，有助于降低市場價(jià)格。另一方面，依賴于水電和核電的機(jī)會成本，可能采用復(fù)雜的招標(biāo)策略，引入額外的動(dòng)態(tài)因素?；剂习l(fā)電機(jī)通常會產(chǎn)生主要與燃料和碳費(fèi)用相關(guān)的邊際成本。雖然這種解釋提供了一個(gè)簡化的概述，但重要的是要承認(rèn)，實(shí)際上，各種因素可能會影響投標(biāo)策略，從而影響最終的市場價(jià)格。
考慮到這些因素，剩余負(fù)荷和最終市場價(jià)格之間出現(xiàn)了很強(qiáng)的相關(guān)性。剩余負(fù)荷定義為負(fù)荷減去風(fēng)能和太陽能來源的貢獻(xiàn)。
在下圖中，我們介紹了 2023 年歐洲最大投標(biāo)區(qū)域德國的情況。1個(gè)點(diǎn)代表一年中的一小時(shí)。X 軸是該小時(shí)的剩余負(fù)荷，Y 軸是日前市場的每小時(shí)價(jià)格。,
市場價(jià)格與剩余負(fù)荷密切相關(guān)
對于西班牙來說，剩余負(fù)荷與日前價(jià)格之間的關(guān)系也相對較強(qiáng)。對于這兩個(gè)國家，我們觀察到剩余負(fù)荷為負(fù)的時(shí)間，這意味著風(fēng)能和太陽能的覆蓋量超過了實(shí)際需求。
每小時(shí)的市場價(jià)格也與西班牙的剩余負(fù)荷密切相關(guān)。
太陽能分布和市場價(jià)格 - 德國
現(xiàn)在，讓我們看看一年中太陽能的分布情況。我們在此展示 2023 年德國的結(jié)果。下圖顯示了按月的平均小時(shí)分布。值得注意的是，12 月 和 1 月太陽能發(fā)電量較低，2 月份已觀察到明顯改善。然而，僅在4月~9月期間才能持續(xù)達(dá)到可觀的發(fā)電水平。
匯總每月發(fā)電水平后，所得分布如下所示。值得注意的是，最高產(chǎn)月份（即 7 月）的發(fā)電量比最低產(chǎn)月份的發(fā)電量高出約九倍，凸顯了這些緯度地區(qū)的顯著變化。
這種生產(chǎn)模式反映在市場價(jià)格中，如下圖所示，描繪了 4 月~ 9 月的平均日前市場價(jià)格。太陽能的影響是顯而易見的，陽光照射時(shí)段市場價(jià)格普遍較低，形成典型的“鴨子曲線”。
當(dāng)關(guān)注一周中需求最低的一天（即周日）時(shí)，對市場價(jià)格的影響變得更加明顯。值得注意的是，給定月份內(nèi)周日市場價(jià)格的平均值僅基于 4 或 5 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。值得注意的是，7 月份表現(xiàn)突出，很大程度上是由于 7 月 2 日星期日的一個(gè)特定事件，當(dāng)時(shí)價(jià)格暴跌至 -500 歐元/MWh 的最低值。
周末期間觀察到的價(jià)格下降可歸因于需求下降，導(dǎo)致類似可再生能源輸出的剩余負(fù)荷相對較低。下圖顯示了德國每月基于星期幾的負(fù)荷分布。出現(xiàn)了一種明顯的模式，周末的負(fù)荷較低，周六和周日分別占工作日觀察到的負(fù)荷的 86% 和 80%。此外，該圖還突出了季節(jié)性變化，與夏季相比，冬季的負(fù)荷更高。
此外，能源危機(jī)后總體需求的減少使得太陽能的影響力更大。2023年總負(fù)荷為457太瓦時(shí),比2022年（483太瓦時(shí)）減少5.4% 。
太陽能發(fā)電和市場價(jià)格 - 西班牙
西班牙表現(xiàn)出與德國截然不同的模式。事實(shí)上，曲線的頂部相對平坦，這可能可以用不同的因素來解釋，例如具有超大規(guī)格的公用事業(yè)規(guī)模項(xiàng)目的比例較高或更多高發(fā)電水平的太陽能削減。此外，有趣的是，太陽能發(fā)電永遠(yuǎn)不會為零，因?yàn)槲靼嘌烙幸恍┚酃馓柲馨l(fā)電廠。
因此，西班牙和德國之間的每月總數(shù)差異很大。4月~9月，西班牙太陽能發(fā)電量平均每月約4 TWh，其中7月和8月略有改善。值得注意的是，西班牙表現(xiàn)最高的月份的產(chǎn)出僅比產(chǎn)出最低的月份多出三倍，而德國則相差九倍。
如下圖所示，就市場價(jià)格而言，明顯的影響是顯而易見的。尤其是四月和五月，價(jià)格下降的影響尤為明顯。
當(dāng)特別關(guān)注周日時(shí)，影響會變得更加明顯。值得注意的是，西班牙日前市場并未出現(xiàn)負(fù)價(jià)。
通過檢查平均負(fù)荷，我們發(fā)現(xiàn)周末，尤其是周日，需求較低。然而，每月分布與德國不同，負(fù)荷保持相對穩(wěn)定的水平，類似于冬季需求。只有在季節(jié)中期我們才會觀察到較低的負(fù)荷。較高的夏季負(fù)荷可能會導(dǎo)致在此期間太陽能發(fā)電更加明顯，這可能是由于棄電減少（假設(shè)有待驗(yàn)證）。
值得注意的是，已經(jīng)確定了西班牙進(jìn)一步增長的潛在限制：
盡管西班牙保持了第二大太陽能市場的地位，但與 GMO 2023 相比，我們大幅下調(diào)了太陽能預(yù)測。目前預(yù)計(jì)該國到 2027 年并網(wǎng)容量將達(dá)到 46.6 GW，比 2023 年 6 月的預(yù)期減少 26%。自用部分的挑戰(zhàn)、許可證處理的延遲、電網(wǎng)限制，以及最重要的是，在缺乏適當(dāng)?shù)撵`活性部署的情況下太陽能捕獲價(jià)格下降的威脅，使我們對前景更加謹(jǐn)慎。
相對影響
預(yù)計(jì)歐盟的太陽能發(fā)電量將在短短 4 年內(nèi)翻一番，顯然這對電力市場的影響將是巨大的。雖然這篇文章專門關(guān)注作為歐洲電力市場支柱的日前市場，但重要的是要認(rèn)識到太陽能的影響將擴(kuò)展到電力市場的其他方面，如以下關(guān)于影響的文章所示 aFRR 上一個(gè)陽光明媚的日子。
然而，正如 Niels Bohr 所說：“預(yù)測非常困難，尤其是有關(guān)未來的預(yù)測。”，存在重大未知因素，使得對太陽能對市場價(jià)格影響的任何長期預(yù)測都相當(dāng)棘手，例如：
電池的出現(xiàn)是一個(gè)至關(guān)重要的因素。隨著更便宜的電池即將出現(xiàn)，有可能緩解“鴨子曲線”并吸收部分剩余能源。然而，值得注意的是，電池不太適合解決德國夏季/冬季的變化。
要求靈活。在整個(gè)歐盟，隨著動(dòng)態(tài)費(fèi)率的引入和智能電表的推出，需求將變得更加靈活。
需求增加。脫碳過程需要提高我們能源需求的電氣化程度，例如電動(dòng)汽車和供暖。
盡管如此，我們相信，至少在未來幾年，太陽能的加速發(fā)展將超過這些因素的綜合影響。正如上一篇文章所強(qiáng)調(diào)的t，對市場價(jià)格的潛在影響可能成為太陽能發(fā)電持續(xù)快速擴(kuò)張的重要限制因素，至少在其他趨勢發(fā)揮作用之前是這樣。
