2022年|電池儲(chǔ)能系統(tǒng)如何支持未來幾十年可再生能源發(fā)展？
2月10日，法國(guó)總統(tǒng)伊曼紐爾·馬克龍?jiān)诜▏?guó)東部城市貝爾福宣布了到2050年法國(guó)能源行業(yè)發(fā)展愿景。
他重申，法國(guó)希望在核電提供的基本負(fù)荷基礎(chǔ)上大規(guī)模開發(fā)可再生能源。從其發(fā)布發(fā)展愿景以來，核電的振興已成為法國(guó)頭條新聞。馬克龍聲稱，它們是以盈利和競(jìng)爭(zhēng)的方式滿足法國(guó)當(dāng)前的能源需求的唯一手段。到2050年，法國(guó)太陽能發(fā)電裝機(jī)容量應(yīng)該增加10倍以上，將超過100GW；而陸上風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)容量需要翻倍，達(dá)到37GW。隨著法國(guó)計(jì)劃在同一時(shí)期開發(fā)和建設(shè)40GW海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，將會(huì)實(shí)現(xiàn)真正的騰飛。
事實(shí)表明，間歇性可再生能源將不可避免地滲透到歐洲電力結(jié)構(gòu)中，這對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性構(gòu)成了越來越大的挑戰(zhàn)。
俄烏沖突以及對(duì)俄羅斯實(shí)施制裁只會(huì)更加強(qiáng)調(diào)歐洲努力實(shí)現(xiàn)更大的能源自主權(quán)和安全性。3月8日，歐盟委員會(huì)公布了一項(xiàng)名為REPowerEU的計(jì)劃，以停止俄羅斯的石油和天然氣進(jìn)口。該計(jì)劃的四個(gè)原則之一是再次基于可再生能源發(fā)展。
間歇性可再生能源不可避免地滲透到歐洲電力結(jié)構(gòu)中，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性構(gòu)成了越來越大的挑戰(zhàn)。而在歐洲，可再生能源的發(fā)展速度遠(yuǎn)快于電力消費(fèi)的增長(zhǎng)。而在法國(guó)，可再生能源自從2005年至2010年以來一直沒有太大增長(zhǎng)。可再生能源的出現(xiàn)比傳統(tǒng)的可控電源要晚（例如天然氣、石油和煤炭被稱為“可控電源”，核電也是可控的，但由于慣性強(qiáng)而需要更長(zhǎng)的時(shí)間）：
（1）到目前為止，通過逐步關(guān)閉可控的化石燃料發(fā)電廠，使電網(wǎng)能夠吸收可再生能源的電力，以彌補(bǔ)電網(wǎng)容量的不足，而電力生產(chǎn)的邊際成本等于零。
（2）當(dāng)并網(wǎng)間歇性容量表現(xiàn)不佳時(shí)，必須提供可控的發(fā)電設(shè)施，與增加的電力進(jìn)口同時(shí)起到緩沖的作用；考慮到這一點(diǎn)，天然氣發(fā)電廠在正常情況下會(huì)設(shè)定發(fā)電量上限，以便能夠在風(fēng)力和陽光不足的日子里提供更多的電力，從而彌補(bǔ)可再生能源發(fā)電的不足。
因此，在電網(wǎng)上增加風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電并網(wǎng)主要是以犧牲已建立的可控發(fā)電設(shè)施為代價(jià)的。負(fù)責(zé)確保全年供需平衡的歐洲電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商正在應(yīng)對(duì)兩種情況，一是熱浪和極端冬季寒冷期間電力消耗峰值的可變電力消耗，二是是可再生能源的間歇性發(fā)電方式，使用電力輸出的可預(yù)測(cè)性越來越低。
改變電力消費(fèi)行為，例如定期停電和減少能耗是顯而易見的首要解決方案；但儲(chǔ)能技術(shù)（鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)或氫能設(shè)施等）應(yīng)該是另一個(gè)主要選擇。每個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)都有自己的用例，主要由其激活速度和充電（或放電）時(shí)間來定義。
在所有選項(xiàng)中，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為最成熟的技術(shù)脫穎而出，可以應(yīng)對(duì)電網(wǎng)快速而短暫的失衡。電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可以在幾秒鐘內(nèi)激活電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，但受到充放電時(shí)間的限制，通常持續(xù)時(shí)間為一兩個(gè)小時(shí)（最多四個(gè)小時(shí)）。而電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過臨時(shí)存儲(chǔ)電力或注入電力來非?？焖俚貙?duì)這些頻率上升和下降的不平衡做出反應(yīng)。然而，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相對(duì)較短的放電時(shí)間使其不適合應(yīng)對(duì)電網(wǎng)長(zhǎng)期的不平衡（例如季節(jié)性不平衡），而其他儲(chǔ)能技術(shù)（例如抽水蓄能發(fā)電設(shè)施和或氫能設(shè)施）可能更加適合。
在法國(guó)，這些靈活性資源的開發(fā)得到了開放新市場(chǎng)的支持，以獲得更多的收入。而對(duì)電價(jià)預(yù)測(cè)表明，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)不太可能僅基于現(xiàn)貨市場(chǎng)上的買賣套利策略獲利。在這樣的策略中，儲(chǔ)能系統(tǒng)在電價(jià)低時(shí)購(gòu)買和儲(chǔ)存電力，然后在電價(jià)上漲時(shí)將其出售并注入電網(wǎng)，例如峰值電力需求期間。
在法國(guó)，有兩個(gè)替代市場(chǎng)可以提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的盈利能力：容量市場(chǎng)和頻率調(diào)節(jié)市場(chǎng)。在任何時(shí)間點(diǎn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)都可以在現(xiàn)貨市場(chǎng)上進(jìn)行套利，也可以在這些市場(chǎng)中運(yùn)作——無論對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)來說都有利可圖。
（1）在容量市場(chǎng)下，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者承諾在一年內(nèi)在用電高峰日完全遵循電網(wǎng)系統(tǒng)的操作指令。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)者發(fā)現(xiàn)無法在這些日子里進(jìn)行套利或頻率調(diào)節(jié)。這些服務(wù)的時(shí)間每年不能超過25天。
（2）頻率調(diào)節(jié)市場(chǎng)由一次性承諾組成的，即在一年中的任何一天的特定時(shí)間段內(nèi)遵循電網(wǎng)系統(tǒng)的操作指令（頻率遏制服務(wù)的持續(xù)時(shí)間為四個(gè)小時(shí)，自動(dòng)頻率恢復(fù)儲(chǔ)備服務(wù)的持續(xù)時(shí)間為1小時(shí)）。相關(guān)收入通過管理平臺(tái)上的拍賣系統(tǒng)確定。因此，已經(jīng)承諾進(jìn)入容量市場(chǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在提供這些服務(wù)的時(shí)間之外進(jìn)行投標(biāo)。在2021年1月至2022年2月期間，頻率遏制服務(wù)的價(jià)格變化很大，4小時(shí)的可用性從100歐元/MW到1,600歐元/MW不等。
除了這些現(xiàn)有市場(chǎng)之外，法國(guó)市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)收入來源也呈多元化趨勢(shì)。即將在歐洲向儲(chǔ)能資產(chǎn)類別（PICASSO項(xiàng)目）開放二級(jí)儲(chǔ)備和可再生能源在開發(fā)的實(shí)驗(yàn)性靈活性招標(biāo)都是很好的例子。
對(duì)于原有能源基礎(chǔ)設(shè)施資產(chǎn)類別而言，這些新市場(chǎng)仍然非常不穩(wěn)定且難以解讀。與通過購(gòu)電協(xié)議（通常以預(yù)先商定的固定價(jià)格）獲得報(bào)酬的可再生電力項(xiàng)目不同，法國(guó)的儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨重大市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)：靈活性服務(wù)的定價(jià)系統(tǒng)源于供需平衡的基本原理。無論是通過現(xiàn)貨市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)，還是通過參與定期招標(biāo)，這些資產(chǎn)的不同營(yíng)業(yè)額來源本質(zhì)上是不穩(wěn)定的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看難以預(yù)測(cè)。
這種波動(dòng)性極大地抑制了法國(guó)能源轉(zhuǎn)型長(zhǎng)期貸款者對(duì)儲(chǔ)能資產(chǎn)類別的金融化，這些重大市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)使其投資熱潮得以降溫。2019年，法國(guó)輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商RTE公司通過其首次長(zhǎng)期招標(biāo)(AOLT)為該問題帶來了解決方案。這些招標(biāo)通過保證中標(biāo)項(xiàng)目七年的固定價(jià)格，為容量市場(chǎng)提供了可預(yù)測(cè)性。盡管是朝著正確方向邁出的一步，但這些新招標(biāo)的引入只有部分滿足了貸方對(duì)可預(yù)測(cè)性的需求。容量市場(chǎng)提供的收入很少超過鋰離子儲(chǔ)能系統(tǒng)總收入額的25%。
想要在鋰離子儲(chǔ)能市場(chǎng)快速定位的開發(fā)商因此被迫做出強(qiáng)有力的選擇：有些人相信大型固定儲(chǔ)能模型的相關(guān)性。例如連接到電網(wǎng)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在上述不同的靈活性市場(chǎng)中獲得收入。在大多數(shù)情況下，這些儲(chǔ)能資產(chǎn)的資金完全來自承擔(dān)全部風(fēng)險(xiǎn)的開發(fā)商。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，這些儲(chǔ)能資產(chǎn)有可能從債務(wù)再融資中受益。
其他廠商可能投資可再生能源+儲(chǔ)能項(xiàng)目，將他們的可再生能源發(fā)電設(shè)施與鋰離子電池相結(jié)合。這樣的部署允許可再生能源依靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)來平滑其發(fā)電的間歇性。而這種選擇似乎更適合那些由于熟悉可再生能源而已經(jīng)提供適當(dāng)融資的投資者。
對(duì)電網(wǎng)靈活性的需求如今構(gòu)成了一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題，而解決這個(gè)問題有多種答案。其中，鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)似乎最適合確保電網(wǎng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以應(yīng)對(duì)短期電網(wǎng)的不平衡。由于對(duì)各種靈活性市場(chǎng)的盈利能力缺乏可見性，法國(guó)鋰離子電儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展在過去幾年似乎正在放緩。隨著所涉及的項(xiàng)目和參與者數(shù)量的增加以及各種靈活性市場(chǎng)的成熟，電池儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)繼續(xù)發(fā)展和構(gòu)建自身，以便為第三方融資者提供合適的框架。
各方利益似乎是一致的：開發(fā)商和投資者需要找到增長(zhǎng)的發(fā)力點(diǎn)，而電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商將降低其平衡成本。
