中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5.容量價(jià)值
（1）混合部署項(xiàng)目的容量貢獻(xiàn)小于其各部分的總和
混合項(xiàng)目的容量貢獻(xiàn)因地區(qū)而異，并取決于配置和運(yùn)營限制。伯克利實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種簡單的算法來計(jì)算混合部署項(xiàng)目的容量信用，適用于探索性分析。共享混合項(xiàng)目基礎(chǔ)項(xiàng)目可以降低成本，但可能會(huì)降低容量價(jià)值。
（2）容量認(rèn)證對(duì)于混合部署項(xiàng)目至關(guān)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(yuǎn)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(xiàn)隨著滲透率的增加而逐漸減少，這對(duì)電力脫碳構(gòu)成了障礙。而將可再生能源發(fā)電設(shè)施與儲(chǔ)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(yùn)營商和公用事業(yè)公司正在定義混合部署項(xiàng)目如何有助于實(shí)現(xiàn)資源充足性目標(biāo)。
（3）需要新的方法來輕松評(píng)估混合部署項(xiàng)目的相對(duì)容量貢獻(xiàn)
確定單個(gè)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(fù)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(xiàn)的變化。伯克利實(shí)驗(yàn)室開發(fā)并驗(yàn)證了新的近似方法，而這些方法非常適合探索混合部署項(xiàng)目的容量認(rèn)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(xiàng)目的容量貢獻(xiàn)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(chǔ)項(xiàng)目或引入新的運(yùn)營限制。共享基礎(chǔ)項(xiàng)目（包括逆變器或與電網(wǎng)的互連）可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)有限容量的競爭，從而降低混合部署項(xiàng)目中各個(gè)元件容量總和的貢獻(xiàn)。當(dāng)可再生能源設(shè)施發(fā)電的時(shí)間與高可靠性風(fēng)險(xiǎn)時(shí)期一致時(shí)，這一點(diǎn)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(fēng)險(xiǎn)時(shí)期，運(yùn)營限制（例如儲(chǔ)能系統(tǒng)只能從可再生能源發(fā)電設(shè)施充電）同樣會(huì)降低容量貢獻(xiàn)。
圖8.不同持續(xù)時(shí)間的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、太陽能發(fā)電設(shè)施和混合部署項(xiàng)目之間的容量信用比較
6.輔助服務(wù)
（1）輔助服務(wù)市場對(duì)混合部署項(xiàng)目來說是一個(gè)有價(jià)值但短暫的選擇
伯克利實(shí)驗(yàn)室的分析表明，至少在美國某些地區(qū)，混合項(xiàng)目可以從輔助服務(wù)(AS)市場中釋放出巨大的價(jià)值。但輔助服務(wù)市場可能會(huì)因目前處于互連隊(duì)列大部部署電池儲(chǔ)能項(xiàng)目而趨于飽和。對(duì)于風(fēng)力電+儲(chǔ)能項(xiàng)目以及太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目所有者來說，期望額外的輔助服務(wù)(AS)收入來抵消能源和容量價(jià)值的下降可能是一種冒險(xiǎn)的策略。
（2）輔助服務(wù)條款可以為混合部署項(xiàng)目提供額外的市場機(jī)會(huì)
隨著風(fēng)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(duì)通過參與輔助服務(wù)(AS)市場使這些資源能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供額外的可靠性服務(wù)越來越感興趣。這一機(jī)會(huì)可以為混合部署項(xiàng)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(fēng)力發(fā)電滲透率提高而導(dǎo)致的能源和容量價(jià)值下降。它還可以為電力系統(tǒng)運(yùn)營商提供低成本的可靠性服務(wù)，以及解決系統(tǒng)限制的新工具。
（3）輔助服務(wù)市場顯著提高了混合部署項(xiàng)目的收入
根據(jù)研究，僅相對(duì)于能源市場而言，參與輔助服務(wù)市場和能源市場的混合部署項(xiàng)目所有者將獲得額外收入。而在研究中專注于監(jiān)管儲(chǔ)備市場，這些市場通常在輔助服務(wù)產(chǎn)品中價(jià)格最高。研究發(fā)現(xiàn)，參與監(jiān)管市場可為混合部署項(xiàng)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(fēng)能混合項(xiàng)目的輔助服務(wù)增量收入(美元/MWh)
（4）ISO/RTO可以區(qū)分輔助服務(wù)產(chǎn)品以優(yōu)先考慮混合部署
單獨(dú)的向上和向下調(diào)節(jié)產(chǎn)品之間的區(qū)別可以使風(fēng)電設(shè)施、太陽能發(fā)電設(shè)施和儲(chǔ)能項(xiàng)目更有效地提供調(diào)節(jié)儲(chǔ)備服務(wù)。獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(ISO)和區(qū)域輸電組織(RTO)應(yīng)首先優(yōu)先考慮混合項(xiàng)目在輔助服務(wù)市場的參與，然后考慮獨(dú)立部署的風(fēng)電設(shè)施和太陽能發(fā)電設(shè)施如何參與。
（5）輔助服務(wù)市場相對(duì)薄弱
供應(yīng)增長可能導(dǎo)致市場飽和和輔助服務(wù)價(jià)格下降，即使在獨(dú)立部署和混合部署項(xiàng)目增量價(jià)值較高的地區(qū)也是如此。2017年，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)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(chǔ)備服務(wù)。相比之下，截至2021年底，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商(ISO)和區(qū)域輸電組織(RTO)在其互連隊(duì)列中擁有超過289GW的獨(dú)立部署和混合部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)，而調(diào)節(jié)儲(chǔ)備需求只有4.8GW。
7.市場參與
（1）混合部署項(xiàng)目可以更靈活地參與電力市場
混合項(xiàng)目的多種配置增加了電力市場招標(biāo)和調(diào)度的機(jī)會(huì)和復(fù)雜性。可再生能源開發(fā)商將能夠評(píng)估將混合部署項(xiàng)目作為單個(gè)單元或作為具有不同功能的多個(gè)部分運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)。電網(wǎng)運(yùn)營商可能會(huì)找到新的方法來利用混合部署項(xiàng)目來保持可靠性。美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)(FERC)只發(fā)布了尚未針對(duì)混合資源的儲(chǔ)能規(guī)則。
（2）正在考慮兩種高級(jí)市場參與模式
混合部署項(xiàng)目可以作為單一的、完全集成的資源或單獨(dú)但位于同一地點(diǎn)的資源與批發(fā)電力市場交互。作為一種綜合資源，混合項(xiàng)目運(yùn)營商在開發(fā)市場投標(biāo)時(shí)必須預(yù)測風(fēng)力發(fā)電量或太陽能發(fā)電量，并管理其配套的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。作為單獨(dú)的資源進(jìn)行管理，批發(fā)市場運(yùn)營商將實(shí)施方法來管理電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)度和風(fēng)力發(fā)或太陽能發(fā)電的可變性，同時(shí)考慮任何耦合約束。
（3）ISO/RTO繼續(xù)致力于模型細(xì)節(jié)
在沒有美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì)(FERC)對(duì)混合部署項(xiàng)目的參與做出裁決的情況下，電網(wǎng)運(yùn)營商已啟動(dòng)利益相關(guān)者程序，以制定與混合相關(guān)的定義和商業(yè)實(shí)踐。信息圖2概述了市場接口（藍(lán)色箭頭）——其中可能包括市場投標(biāo)、預(yù)測、互連要求和/或運(yùn)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(shí)驗(yàn)室確定了電網(wǎng)運(yùn)營商面臨的許多挑戰(zhàn)，他們需要知道會(huì)發(fā)生什么，因?yàn)榛旌喜渴痦?xiàng)目項(xiàng)目可能會(huì)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(duì)資源規(guī)劃、預(yù)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(yùn)營商將評(píng)估每種模型的成本和收入影響。目前，單獨(dú)但位于同一地點(diǎn)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(xiàng)目旨在遵循批發(fā)市場價(jià)格以外的調(diào)度信號(hào)（例如減少高峰負(fù)荷、激勵(lì)計(jì)劃支付或彈性收益），混合部署項(xiàng)目項(xiàng)目所有者可能會(huì)青睞完全集成模型提供的高度自治。監(jiān)管機(jī)構(gòu)應(yīng)努力保持參與的靈活性，以刺激創(chuàng)新。
8.運(yùn)營
（1）混合部署項(xiàng)目系統(tǒng)的電力系統(tǒng)價(jià)值取決于它們的運(yùn)行方式
除了技術(shù)特征和位置之外，太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的運(yùn)營策略是其市場價(jià)值的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。伯克利實(shí)驗(yàn)室使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析不同電池儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度選擇的價(jià)值影響。隨著混合部署項(xiàng)目行業(yè)的發(fā)展，需要了解普遍的電池充電和放電信號(hào)，并將相關(guān)激勵(lì)結(jié)構(gòu)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(chǔ)能項(xiàng)目都關(guān)注批發(fā)價(jià)格信號(hào)
太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的行為模型通常假設(shè)項(xiàng)目運(yùn)營商優(yōu)化電池儲(chǔ)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(yàn)調(diào)度數(shù)據(jù)之后，發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)在2020年運(yùn)營的太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目主要關(guān)注批發(fā)市場的價(jià)格信號(hào)。與其相反，特殊儲(chǔ)能激勵(lì)計(jì)劃（如SMART）的參與者關(guān)注激勵(lì)支付的時(shí)間（見圖a），負(fù)荷服務(wù)實(shí)體試圖減少其對(duì)容量和輸電需求費(fèi)用的風(fēng)險(xiǎn)（圖b），以及能源消費(fèi)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(chǔ)能項(xiàng)目運(yùn)營商帶來更高的收入，但不能從電網(wǎng)的角度優(yōu)化儲(chǔ)能調(diào)度，并且有時(shí)將會(huì)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(huì)限制太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的靈活性，從而妨礙優(yōu)化調(diào)度
對(duì)太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的電力采購協(xié)議(PPA)的抽樣發(fā)現(xiàn)，通常會(huì)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)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?dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)的調(diào)度偏離基于批發(fā)電價(jià)信號(hào)的最佳狀態(tài)。
圖10.激勵(lì)參與者（左）和峰值負(fù)載降低者（右）的經(jīng)驗(yàn)（上部）與市場優(yōu)化操作（下部）和價(jià)格信號(hào)
（4）使用用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)來最大限度地提高太陽能發(fā)電設(shè)施的自消費(fèi)幾乎沒有市場價(jià)值
凈計(jì)費(fèi)電價(jià)已成為凈計(jì)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(bǔ)償。這種安排鼓勵(lì)太陽能發(fā)電設(shè)施客戶配套部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以便將太陽能發(fā)電轉(zhuǎn)移到可以自用的時(shí)間。對(duì)于最近的歷史市場價(jià)格，研究表明以這種方式運(yùn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際上不會(huì)對(duì)大容量電力系統(tǒng)產(chǎn)生任何價(jià)值。相比之下，如果運(yùn)營以優(yōu)化其市場價(jià)值，則儲(chǔ)能系統(tǒng)的潛在年價(jià)值為16美元/kWh至33美元/kWh。
9.分布式混合部署項(xiàng)目
（1）客戶現(xiàn)場的太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的增長提供了新的機(jī)遇
在美國到2020年累計(jì)部署的所有電池儲(chǔ)能系統(tǒng)中，30%是用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)(以裝機(jī)容量計(jì)算)，其中大部分與太陽能發(fā)電設(shè)施配套部署。利用通過其年度追蹤太陽報(bào)告收集的數(shù)據(jù)，伯克利實(shí)驗(yàn)室描述了這個(gè)新興市場的主要趨勢。
（2）住宅太陽能發(fā)電設(shè)施配套部署儲(chǔ)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(shè)施配套部署儲(chǔ)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(shè)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(shè)施系統(tǒng)中只有2%配套部署儲(chǔ)能系統(tǒng)，因?yàn)檫@些客戶更有可能獨(dú)立部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。在住宅和非住宅市場中，夏威夷州因其凈計(jì)量改革而獨(dú)樹一幟，激勵(lì)更多的太陽能發(fā)電設(shè)施配套部署儲(chǔ)能系統(tǒng)。加利福尼亞州的住宅客戶可能會(huì)通過為防止森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)而實(shí)施的斷電以及該州政府的激勵(lì)措施來增加電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署。
（3）住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模越來越大
大多數(shù)住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目通常會(huì)部署一個(gè)5kW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，持續(xù)時(shí)間大約2小時(shí)。然而隨著客戶尋求更大的備用電源，住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)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(duì)于2020年安裝的住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目，其平均規(guī)模約為100kW/200kWh。
（4）住宅太陽能發(fā)電設(shè)施安裝商比非住宅太陽能發(fā)電設(shè)施安裝商更廣泛地接受儲(chǔ)能系統(tǒng)
大約一半的住宅太陽能發(fā)電設(shè)施安裝商部署太陽能發(fā)電設(shè)施+電池系統(tǒng)，而非住宅太陽能發(fā)電設(shè)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(shí)間的推移變得不那么集中。
（5）住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的價(jià)格呈上漲趨勢
為用戶側(cè)太陽能系統(tǒng)配套部署儲(chǔ)能系統(tǒng)會(huì)使總部署價(jià)格增加約1000美元/kWh，其價(jià)格范圍為700～1300美元/kWh。對(duì)于典型的住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目，這比獨(dú)立部署的住宅太陽能發(fā)電設(shè)施增加了大約30%的成本。在部署住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量最多的住宅安裝商中，近年來安裝價(jià)格平均值和報(bào)告的儲(chǔ)能成本有所上升，反映出隨著需求持續(xù)增長，而供應(yīng)鏈?zhǔn)艿较拗啤?
圖11.住宅和非住宅太陽能發(fā)電設(shè)施配套電池儲(chǔ)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(xiàng)目研究的優(yōu)先領(lǐng)域
雖然混合部署項(xiàng)目為緩解可再生能源發(fā)電設(shè)施的間歇性挑戰(zhàn)提供了機(jī)會(huì)，但其相對(duì)新穎性意味著需要研究以促進(jìn)整合和促進(jìn)創(chuàng)新。伯克利實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)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(jī)會(huì)等主題。這項(xiàng)研究的最終目標(biāo)是支持與混合部署項(xiàng)目部署相關(guān)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(xiàng)目的潛力
由于結(jié)合能源存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)換技術(shù)以及多種可再生能源的復(fù)雜性，評(píng)估混合部署項(xiàng)目的優(yōu)勢和局限性具有挑戰(zhàn)性。項(xiàng)目開發(fā)商、系統(tǒng)運(yùn)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(jì)混合部署項(xiàng)目的成本、價(jià)值和系統(tǒng)影響?；旌喜渴痦?xiàng)目給電力系統(tǒng)帶來了新的風(fēng)險(xiǎn)和新的機(jī)遇。
（3）美國能源部(DOE)確定了三個(gè)高度優(yōu)先的混合部署項(xiàng)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(jī)會(huì)》報(bào)告確定了混合部署項(xiàng)目研究和開發(fā)的近期機(jī)會(huì)領(lǐng)域（信息圖3）：技術(shù)開發(fā)商可以開發(fā)和展示新的硬件和軟件，以實(shí)現(xiàn)混合部署項(xiàng)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?xiàng)目的有效投資和運(yùn)營。這兩個(gè)研究領(lǐng)域都支持量化電力系統(tǒng)中混合項(xiàng)目成本和收益的精細(xì)估值方法。
信息圖3. 混合部署項(xiàng)及其相互依賴研究的優(yōu)先領(lǐng)域概述
（4）伯克利實(shí)驗(yàn)室正在進(jìn)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(shí)驗(yàn)室將研究市場設(shè)計(jì)如何影響混合項(xiàng)目調(diào)度、系統(tǒng)可靠性和未來電力系統(tǒng)的整體經(jīng)濟(jì)效率，并研究混合能源部署如何響應(yīng)輸電擁塞而發(fā)生變化。計(jì)劃評(píng)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(chǔ)能項(xiàng)目的能力。除了有針對(duì)性的分析，還將繼續(xù)跟蹤和研究混合部署項(xiàng)目的發(fā)展趨勢。
