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 本文分析詳解了儲能系統(tǒng)可獲取的收益方式，在樂觀情況下，電池儲能系統(tǒng)的投資回收期可從20年大幅縮短至8-9年。

今年7月1日起，維多利亞州的家庭電池儲能激勵計劃開始生效，至此澳大利亞幾大洲都推出了支持家庭電池儲能系統(tǒng)安裝升級的政策。這些補貼政策降低了自掏腰包的電池儲能系統(tǒng)成本，有助于擴大當(dāng)?shù)丶彝ル姵貎δ苁袌觯绻姵貎H用于吸收和釋放太陽能發(fā)電量，仍無法使電池儲能成為“毫不猶豫”的家庭投資決策。

除標(biāo)準(zhǔn)的消納光伏發(fā)電方法外，通過電池儲能系統(tǒng)能夠獲得更多收益對家庭來說更具吸引力，這對推動消費量來說也是至關(guān)重要。這些價值其中包括有助于縮短投資回收期的財務(wù)效益，如參與虛擬電廠參與能源市場和電網(wǎng)服務(wù)獲取的收入，以及改善能源自適應(yīng)和斷電保護等非財務(wù)效益。

虛擬電廠如何發(fā)揮作用？

盡管維多利亞州的鼓勵措施或其他支持計劃并不可能使電池儲能立即像光伏一樣成為一種主流，但仍將有助于擴大電池儲能市場，使電池技術(shù)更為實惠、讓更多想要電池的家庭能夠使用。

不過儲能系統(tǒng)的消費受補貼因素影響不會太大，因為它們主要是消費者偏好的問題。但另一方面，技術(shù)創(chuàng)新和監(jiān)管改革有機會可能提高家庭儲能系統(tǒng)效益。

因為電池儲能以及其他可控能源可以為家庭和零售商、電網(wǎng)和綜合公共事業(yè)公司等售電、輸配電企業(yè)帶來價值，所以目前的挑戰(zhàn)不僅僅是如何讓電池更便宜，而在于開發(fā)更有效地利用和分享這些好處的項目。

在澳大利亞，隨著電池儲能系統(tǒng)價格的逐步下降，虛擬電廠的協(xié)議形式是一個加快電池普及的機會。

電池儲能系統(tǒng)收益詳解

電池儲能系統(tǒng)的價值類型可分為兩大類：

A）對電池儲能系統(tǒng)所有者產(chǎn)生的直接價值收益（例如光伏儲能）

B）在與公用事業(yè)公司，虛擬電廠運營商和集成商的協(xié)議下，對業(yè)主提供參與服務(wù)的補償。

直接收益

消納光伏棄電：目前，根據(jù)電池投資回收估算，對于一個典型的維多利亞式家庭來說，直接用于太陽能充電的10kWh電池儲能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)省收益約為每年300美元。

（假設(shè)6kW的光伏系統(tǒng)以30度角面向東北，峰值為0.26美元/kWh，非高峰時段使用電價為0.15美元/kWh，反饋上網(wǎng)電價為0.12美元/kWh，在“晚峰”使用模式下的日能耗為20kWh。）

峰谷套利：根據(jù)相關(guān)分析數(shù)據(jù)，在上述相同假設(shè)下，利用能夠根據(jù)預(yù)期天氣和負(fù)載要求對電池進行預(yù)充電的電池管理系統(tǒng)，以使用時間計算，每年每戶可節(jié)約25美元到50美元，這個數(shù)值可能會因峰谷成本差異和電池大小而產(chǎn)生差異。

斷電保護：雖然電池帶來的其他“軟福利”很難用數(shù)字表示，但也許可以將斷電保護功能的價值歸為“斷電保險”。雖然確切的價值將取決于用戶，但可以假設(shè)，他們一般愿意為這項功能每年支付的費用為20-50美元。（這里的斷電保護可能伴隨著某些系統(tǒng)的額外設(shè)備成本。）

虛擬電廠中提供服務(wù)的補償

能源批發(fā)市場，可靠性與應(yīng)急儲備交易，調(diào)頻輔助服務(wù)和電網(wǎng)服務(wù)：使用分布式能源來實現(xiàn)這些價值，然后與家庭用戶共享收益，這需要

a）智能安全的能源管理技術(shù)

b）公用事業(yè)，虛擬電廠運營商或集成商的參與。

由于電力批發(fā)價格和需求本身存在波動，以及虛擬電廠運營商和參與者之間協(xié)議的差異，收益很難進行界定。此外需要考慮的是，這些收益可能還需要考慮其他因素，例如電池容量被“保留”以期待日后現(xiàn)貨價格的上漲。如何分享利益將取決于規(guī)定虛擬電廠運營商收益分配比例和參與程度等合同條款內(nèi)容。

批發(fā)現(xiàn)貨市場價格：

2018年，維多利亞州現(xiàn)貨市場價格六次超過5美元/kWh（$5000美元/MWh）的情況，雖然大約四成比例價格會比較低但仍高于$0.30美元/kWh。如果一個家庭通過用電池中的2kWh的能量放電來應(yīng)對上述每一種收益情況，并獲得一半的現(xiàn)貨價格，那么他們每年將獲得30美元的收入。假設(shè)收益比例分成為75％，參與響應(yīng)的電池容量為3kWh，則該戶每年可賺取約50美元。

在另一種協(xié)議中，虛擬電廠運營商可以簡單地向參與者支付固定的年費，以獲得對參與者擁有的電池每年有限次數(shù)的調(diào)度權(quán)；在這種情況下，最終用戶的資產(chǎn)可能永遠(yuǎn)不會被調(diào)用，而是作為運營商的“對沖保險”而保留。

此外，能夠參與并利用電力現(xiàn)貨市場波動電價的家庭和企業(yè)可能會找到更多盈利機會，電池通過有計劃充放電來進行峰谷套利。

參與調(diào)頻輔助服務(wù)：

調(diào)頻輔助服務(wù)在維持能源系統(tǒng)穩(wěn)定方面有著至關(guān)重要作用。對于澳大利亞電力市場來說有幾種不同的調(diào)頻輔助服務(wù)，每種價格都可能有所不同。維多利亞電池系統(tǒng)所有者沒有辦法直接參與而獲得獎勵，但虛擬電廠運營商可以將電池儲能系統(tǒng)作為虛擬電廠捆綁包的一部分參與調(diào)頻輔助服務(wù)，并將一部分收益轉(zhuǎn)移給電池所有者。

盡管2016/2017年南澳大利亞發(fā)生了一系列“極端”的調(diào)頻輔助服務(wù)價格事件（>5000美元/MW），但調(diào)頻輔助服務(wù)仍是一種較普遍的商品服務(wù)，通常價格不高。調(diào)頻輔助服務(wù)市場不是由電力需求的增長驅(qū)動的，而是發(fā)電量或負(fù)荷端發(fā)生增減時發(fā)生的頻率波動；這意味著調(diào)頻輔助服務(wù)供應(yīng)商在長期內(nèi)從高價格中獲利的機會可能相對有限。盡管如此，電網(wǎng)逐漸從同步發(fā)電機轉(zhuǎn)向間歇、非同步和可變的可再生能源，這可能導(dǎo)致對調(diào)頻輔助服務(wù)服務(wù)提供商的需求增加，特別是考慮到在大型發(fā)電機或負(fù)載跳閘的意外事件中，“應(yīng)急”期間對更快的調(diào)頻輔助服務(wù)響應(yīng)（可能由電池儲能提供）的預(yù)期需求。

值得注意的是，調(diào)頻輔助服務(wù)服務(wù)可以從電網(wǎng)上的任何地方提供，但在發(fā)生上述意外情況價格飆升時，該地與維多利亞州處于“孤島”狀態(tài)，調(diào)頻輔助服務(wù)必須在本地交付。在這樣的設(shè)定條件下，虛擬電廠將來可能會在類似的情況下被調(diào)頻輔助服務(wù)市場調(diào)用而獲得額外的受益。只是這樣的事件相對罕見。

如果不進行復(fù)雜的建模，分布式能源提供調(diào)頻輔助服務(wù)價值很難確定。此外，進入調(diào)頻輔助服務(wù)市場的少量新進入者“大電池”可以吸收未來調(diào)頻輔助服務(wù)的大部分機會。就目前而言，假設(shè)維多利亞州的電池系統(tǒng)每年每年可受益5至10次，每次1kWh，每年的總收益為5至20美元。

可靠性和緊急備用交易：

可靠性和緊急備用交易是現(xiàn)貨市場之外的一種機制，當(dāng)?shù)仉娏κ袌隹梢砸笃湓陔娏┬鑷?yán)重失衡之前提供應(yīng)急響應(yīng)。參與者每年都簽訂合同，準(zhǔn)備應(yīng)對極端系統(tǒng)事件；他們既可以是能源消費者（特別是能源密集型行業(yè)），也可以是能源生產(chǎn)商（包括小型電池儲能系統(tǒng)的集合）。

盡管這種交易不會經(jīng)常被調(diào)度，但是一旦當(dāng)它被調(diào)用，所提供服務(wù)的價值可能會很高。例如：

2019年1月19日，調(diào)用費用約為2400萬美元，幾乎全部從維多利亞州客戶那里收回。六個小時的供應(yīng)期間，總共調(diào)度了390MWh：平均成本為62,000美元/MWh（62美元/kWh），大約是未經(jīng)通知的非自愿客戶中斷的平均經(jīng)濟成本的兩倍，并且是市價上限的四倍以上。

由于可靠性與緊急調(diào)度的潛在價值較高，而調(diào)度的可能性較低，因此系統(tǒng)集成商可以決定承擔(dān)風(fēng)險，與資源所有者（例如有電池的家庭）簽訂供應(yīng)協(xié)議合同，以換取固定的年度使用費。但是，集成商也可能會簽約以逐項事件的方式將該價值發(fā)放給參與的家庭。對維多利亞州市場上的報價統(tǒng)計表明，零售商/集成商可能愿意為此“保險”每年支付50- 100美元的費用，但即使只有一次備電調(diào)用，收益也很容易超過這個數(shù)額一個數(shù)量級或更大的數(shù)量級。

本地電網(wǎng)服務(wù)：

分布式能源有很大的機會支持本地配電網(wǎng)的穩(wěn)定，但目前這些服務(wù)還沒有標(biāo)準(zhǔn)市場。相反，配電網(wǎng)運營商可能會提供他們自己的項目（目前主要是試點項目），以刺激電池消耗（例如為保證購買而設(shè)計的前期補貼）；這些因素使得很難確定他們的“市場價值”。

昆士蘭州的空調(diào)智能調(diào)峰獎勵項目模型中，可為購買需求響應(yīng)型空調(diào)的家庭提供200美元或400美元的一次性補貼（假設(shè)空調(diào)的使用壽命為10年，大約為20美元至40美元/年）。然而，電池在為電網(wǎng)提供的服務(wù)方面更加通用，可能會吸引更高的補貼、可能是持續(xù)的補貼。因此，根據(jù)即將推出的“電池智能調(diào)峰”項目中，估計每個項目每年可獲取的價值為30-70美元。

對虛擬電廠參與者的持續(xù)補貼：

在中短期內(nèi)，持續(xù)的虛擬電廠參與補貼可作為家庭信貸，與其他政府獎勵措施或上文提及的市場價值分開。這將對向虛擬電廠貢獻(xiàn)電池和其他能源的家庭形成成更大的吸引力，同時給予虛擬電廠運營商更多的財務(wù)杠桿，以激勵參與者的意愿和參與性。

目前，這種補貼方式并不常見，盡管南澳大利亞州的虛擬電廠是一個很好的例子，說明了如何實施這類計劃可為電池參與者的提供日常信用。該計劃中的財務(wù)賬單既包括上述“自然”價值，也包括競爭性出資可能提供的額外補貼。

虛擬電廠的參與補貼無需過高就可以為家庭帶來變化；在適當(dāng)?shù)那闆r下，每天只需0.13美元（約合每年50美元）就可以使電池的投資回收期縮短一年或更長時間。但是最終我們希望虛擬電廠可以自立，只通過上面概述的基于市場和服務(wù)的獲取收益。

社區(qū)能源項目（“點對點”）：

社區(qū)（或“點對點”）能源銷售/交易計劃可以通過與朋友、家人、鄰居或在公開市場上達(dá)成互利協(xié)議，使家庭獲得更多的利益。在這些情況下，電池提供的價值通常會在嵌入式電網(wǎng)或在與電網(wǎng)連接的微電網(wǎng)上進行交易，或通過不一定需要零售商的區(qū)塊鏈?zhǔn)降谌郊用茇泿胚M行交易。

儲能系統(tǒng)回收期大幅縮短

考慮到所有這些潛在價值，就可以更好地了解智慧能源管理和虛擬電廠的參與如何對電池儲能的投資回收期產(chǎn)生重大影響。盡管根據(jù)維多利亞州補貼政策，電池儲能系統(tǒng)的投資回收期仍將接近（或超過）20年，但增加額外的直接收益（峰谷套利和備用電源）可以將其減少到15-16年。

但參與虛擬電廠與更大的能源系統(tǒng)分享了電池的價值后，儲能系統(tǒng)回收期得到大幅縮短，一般情況下大約12-14年，樂觀的情況下只有8-9年。

此外，隨著電池價格的持續(xù)下跌，電池儲能系統(tǒng)回收期將開始進入太陽能光伏系統(tǒng)回收期的范疇。這將有助于進一步加快智能分布式能源電網(wǎng)的發(fā)展。


參考資料：SwitchDin website. 來源：北極星儲能網(wǎng)