中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：電池儲(chǔ)能系統(tǒng)正以驚人的速度進(jìn)入電力領(lǐng)域。似乎整個(gè)能源行業(yè)都在密切關(guān)注獨(dú)立儲(chǔ)能選項(xiàng)和可再生能源配套應(yīng)用的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和融資障礙。
Salt River公司的儲(chǔ)能項(xiàng)目
影響電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的盈利能力有著4個(gè)至關(guān)重要的“S”因素：選址（Siting）、規(guī)模（Sizing）、堆疊（Stacking）和出價(jià)策略（Strategy）。這篇文章中將對(duì)這四個(gè)要素進(jìn)行闡述，并為開(kāi)發(fā)和投資界提供了盡職調(diào)查分析的起點(diǎn)。
1.選址（Siting）
圖1 加利福尼亞州南部地區(qū)儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格上漲
對(duì)于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其價(jià)格不斷上升。電池在波動(dòng)的實(shí)時(shí)能源市場(chǎng)中套利，低買高賣。輸電阻塞和高負(fù)載需求一直是價(jià)格波動(dòng)的重要因素。現(xiàn)在，儲(chǔ)能系統(tǒng)增加了進(jìn)一步的倍增效應(yīng)，增加了預(yù)測(cè)誤差的影響，為高度波動(dòng)的市場(chǎng)價(jià)格創(chuàng)造了一個(gè)完美的環(huán)境。
隨著加利福尼亞州能源不平衡市場(chǎng)（EIM）擴(kuò)大到美國(guó)西部的大部分地區(qū)，節(jié)點(diǎn)波動(dòng)對(duì)進(jìn)入加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(CAISO)等新地區(qū)的交易越來(lái)越重要。當(dāng)然，市場(chǎng)力量（例如輸電擴(kuò)容、用戶側(cè)發(fā)電、車輛電氣化和新負(fù)荷）將導(dǎo)致供需關(guān)系的持續(xù)變化。但是，由于可再生能源難以預(yù)測(cè)其擴(kuò)張行為，成為主要的供應(yīng)資源服務(wù)負(fù)荷，相信反映靈活發(fā)電的基本需求的價(jià)格波動(dòng)將長(zhǎng)期存在。
圖2加利福尼亞州節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的“熱圖”
圖2是加利福尼亞州節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)基于2015-2017年電氣擁塞持續(xù)性的“熱圖”，可以衡量電力價(jià)格波動(dòng)。正如預(yù)期的那樣，人們看到城市地區(qū)周圍出現(xiàn)與電氣擁塞相關(guān)的波動(dòng)，而且該州的內(nèi)陸地區(qū)也有大量的可再生資源供應(yīng)和減少的負(fù)荷。在供應(yīng)或需求受限區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)價(jià)格分析代表了有價(jià)值的初始屏幕，但仍需要與土地成本、選址和其他考慮相結(jié)合才能找到最佳位置。
2.規(guī)模（Sizing）
電池的規(guī)模可能會(huì)令人困惑并且經(jīng)常被誤解。功率輸出和持續(xù)時(shí)間通常相乘以計(jì)算電池容量。然而，具有4小時(shí)持續(xù)時(shí)間（容量20兆瓦時(shí)）裝機(jī)容量為5MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將具有與1小時(shí)持續(xù)時(shí)間的裝機(jī)容量為20MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，或30分鐘持續(xù)時(shí)間的裝機(jī)容量為40MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相比，具有非常不同的經(jīng)濟(jì)性。
圖3加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(CAISO)實(shí)時(shí)市場(chǎng)SP15,2018的5分鐘和15分鐘價(jià)格峰值
針對(duì)波動(dòng)性實(shí)時(shí)市場(chǎng)的關(guān)鍵因素是價(jià)格峰值的數(shù)量和持續(xù)時(shí)間。由于實(shí)時(shí)市場(chǎng)相對(duì)較快地找到平衡，大多數(shù)價(jià)格峰值只會(huì)持續(xù)很短時(shí)間。
區(qū)域市場(chǎng)規(guī)則也是主要的輸入。加利福尼亞州有兩個(gè)實(shí)時(shí)市場(chǎng)，分別是5到15分鐘。在加利福尼亞州，這兩個(gè)實(shí)時(shí)市場(chǎng)只是適度相關(guān)。一方的波動(dòng)性并不預(yù)示另一方的波動(dòng)性。例如，在2018年，SP15節(jié)點(diǎn)的5分鐘和15分鐘實(shí)時(shí)市場(chǎng)的峰值僅在22％的時(shí)間內(nèi)重疊。
3. 堆疊（Stacking）
獨(dú)立或成對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以使用4個(gè)主要沙箱，由2×2矩陣表示：實(shí)時(shí)調(diào)度與能源和輔助服務(wù)市場(chǎng)交叉參考。輔助設(shè)備進(jìn)一步細(xì)分為更小的類別。例如，在加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商(CAISO)的沙箱中，建立了四個(gè)輔助產(chǎn)品市場(chǎng)：上調(diào)、下調(diào)、柴油發(fā)電和非電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資應(yīng)基于最大化電池容量增量收入的策略，代表電池位置、規(guī)模和投標(biāo)策略的分析整合。
然而，其優(yōu)化是復(fù)雜的，例如套利機(jī)會(huì)的原因，預(yù)測(cè)錯(cuò)誤，轉(zhuǎn)化為缺乏完美的遠(yuǎn)見(jiàn)。盡管如此，機(jī)器學(xué)習(xí)的進(jìn)步已導(dǎo)致價(jià)格飆升概率的預(yù)測(cè)得到改善。其含義是，良好的分析和數(shù)據(jù)捕獲可以增加選擇最有利可圖的市場(chǎng)參與的幾率。
圖4每個(gè)電池增量的收入示例
圖4為加利福尼亞州市場(chǎng)的客戶進(jìn)行的分析提供了見(jiàn)解。在這種情況下，較短持續(xù)時(shí)間的電池可以最大限度地提高每個(gè)單位容量的調(diào)節(jié)和能源市場(chǎng)的收入（包括極低的充電價(jià)格和極高的放電價(jià)格）。
雖然每個(gè)電池投資都是獨(dú)一無(wú)二的，但基本分析表明，實(shí)時(shí)能源市場(chǎng)收入將是收入組合中最有價(jià)值的組成部分。正如美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室最近預(yù)測(cè)的那樣，隨著可再生能源滲透的進(jìn)展，一些市場(chǎng)預(yù)期輔助服務(wù)價(jià)格會(huì)上漲，但與能源市場(chǎng)相比，輔助服務(wù)市場(chǎng)的數(shù)量非常少。輔助市場(chǎng)可能迅速飽和，幾乎沒(méi)有機(jī)會(huì)獲得新的靈活資源。相反，模型顯示，通過(guò)捕獲低價(jià)格充電和實(shí)時(shí)市場(chǎng)不穩(wěn)定的價(jià)格峰值放電實(shí)現(xiàn)電池價(jià)值最大化，從而創(chuàng)造一個(gè)強(qiáng)大的套利機(jī)會(huì)，隨著時(shí)間的推移，由于預(yù)測(cè)量大得多，將持續(xù)一段時(shí)間導(dǎo)致實(shí)時(shí)波動(dòng)的錯(cuò)誤。
4. 出價(jià)策略（Strategy）
一旦電池投資完成，就可以將可用的收入來(lái)源實(shí)現(xiàn)貨幣化。出價(jià)策略將在季節(jié)性甚至每周變化。例如，在春季和秋季，由于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能產(chǎn)量的預(yù)測(cè)誤差，電池利潤(rùn)可能與吸收負(fù)價(jià)或極低價(jià)格有關(guān)。
圖5高價(jià)和低價(jià)的峰值
利潤(rùn)最大化將取決于幾個(gè)主要因素：天氣因素、價(jià)格波動(dòng)的短期（1-2天）預(yù)測(cè)、實(shí)時(shí)市場(chǎng)狀況和當(dāng)前電池充電狀態(tài)的持續(xù)評(píng)估，以優(yōu)化第二天和下一小時(shí)的能源和輔助出價(jià)。
采用捕捉電池價(jià)格波動(dòng)工具，可以了解對(duì)可變能源的日益依賴。但良好的分析將是使用這些工具最大限度地提高效率。
關(guān)鍵要點(diǎn)：
?電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的選址應(yīng)利用市場(chǎng)價(jià)格動(dòng)態(tài)，特別是由可再生能源推動(dòng)的波動(dòng)性增長(zhǎng)，這在負(fù)荷中心附近最為一致。
?能源和輔助設(shè)備之間的共同優(yōu)化以及日前和實(shí)時(shí)顯著增加了儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值
?實(shí)時(shí)調(diào)整的智能出價(jià)策略是實(shí)現(xiàn)運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目最大收益的關(guān)鍵。
