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可再生能源设施和储能系统混合部署是最好选择吗?

TOPOS 特普生 2021-06-26 25 876

政府部门和私营公司如今越来越多地部署或运营电池储能系统,以便为电网增加更多的可再生能源。但在哪里以及如何更好开发储能系统仍然是一个悬而未决的问题。

根据美国能源信息署预测,到2050年,美国将拥有和运营总装机容量为59GW电池储能系统,其中大部分都是与太阳能发电设施或风力发电设施配套部署的混合部署能源项目。然而对于电网或开发商来说,这种部署方法并不代表是最有效的方案,因为电池储能系统可以灵活地部署在任何地方。

美国劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)在2021年5月发布了一份研究报告,对共址部署与独立部署的电池储能系统的市场价值进行了比较。研究人员使用2012年至2019年美国七家独立系统运营商(ISO)的批发电力市场的价格数据,发现独立部署的电池储能系统在几乎所有市场和年份中带来了更高的价值。尽管其收益因地区而有所不同,但由于具有不共享电力基础设施容量以及减少电网充电限制的优势,其平均价值提升了12.5美元/MWh。

事实上,研究人员发现,在独立系统运营商(ISO)中最不稳定的节点中,只有1.5%的储能系统由于与公用事业规模的风力发电设施和太阳能发电设施配套部署而获得更高的价值。

劳伦斯伯克利国家实验室(LBNL)研究员、研究报告作者Will Gorman说:“电池储能系统可以部署在任何地方,我们发现将它放在需求量大的位置附近是有价值的。尤其是在一些电力可靠性波动较大的地方,储能系统的附加价值相当可观。”

可再生能源设施和储能系统混合部署是最好选择吗?

为什么要部署混合部署能源设施?

当然,混合部署带来了很多好处,尤其是在前期成本节约方面。资源的配套部署意味着可以共用同一块土地,分担设备和建设成本。在电网上共享一个互连点还可以降低成本和许可费用。美国国家可再生能源实验室(NREL) 在2017年的一项研究发现,通过将太阳能发电设施与公用事业规模储能系统配套部署,能源开发商可以节省高达8%的项目总成本。

混合部署中的储能系统也促进了能源套利,在批发市场价格低时储存能源,在价格高时出售电力。可变的可再生能源的发电量增加可能导致拥堵甚至电力线路容量超出限制,而混合部署能源设施可以让电池储能系统在电力充足期间充电并储存,直到电力价格再次上涨对外释放。

美国国家可再生能源实验室(NREL)战略能源分析联合研究所的博士生Sean Ericson说,“共址部署不应该增加成本,而且与独立部署相比,降低成本的潜力很大。另一方面,优化这些组件的选址不应减少收入,而是将会增加收入。”

美国国家可再生能源实验室(NREL)在2021年进行的一项研究也发现,前期节省的成本可能高达15美元/MWh,在某些情况下,开发共址部署项目比独立部署项目更具吸引力,尽管这可能会根据市场规则和政策而有所不同。一个主要的促进因素是美国联邦投资税收抵免(ITC),住宅、商业和大型公用事业太阳能发电设施可以获得26%抵免,但只有与太阳能发电项目配套部署的电池储能系统才获得联邦投资税收抵免(ITC)资格。而另一方面,独立部署储能系统无法获得这种资格。

Gorman说:“我认为,对于监管机构来说,有这种激励措施促进了基于可能价值较低的战略的发展。很多用户本可以部署独立部署的电池储能系统,但为了获得联邦投资税收抵免(ITC),却不得不与可再生能源发电设施共址部署在一起。”

在《美国就业法案》基础设施计划和美国政府的2022财年预算中,美国政府提议将联邦投资税收抵免(ITC)延长十年(目前计划在两年内逐步缩减),并将其提供给独立部署的储能系统。这一提案也在今年5月由美国参议院财政委员会在一项清洁能源税方案中获得通过,并已作为两院的法案引入。

储能技术倡导者表示,税收激励措施可能会极大地促进储能行业的发展,并有助于降低太阳能发电的成本。调研机构Wood Mackenzie公司在2021年6月发布的一项分析报告发现,今年通过的一项联邦投资税收抵免(ITC)将其未来五年市场前景提高了20%~25%,其中电网侧储能系统的装机容量将在五年内增加6GW。

美国太阳能产业协会(SEIA)副总裁John Smirnow说,“如果我们能够为独立部署的储能系统提供联邦投资税收抵免(ITC),我相信在电网的关键位置将会部署更多的独立部署储能系统。而这在多大程度上减少太阳能+储能项目的部署,将是一个悬而未决的问题。我们的行业可以适应,我们的成员可以构建更多的储能系统,但需要它对市场更具价值。”

部署的位置至关重要

美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究发现,将电池储能系统与可再生能源发电设施分别部署的价值在美国各州却各不相同,这在很大程度上取决于部署的地理位置。例如,在纽约长岛共址部署电池储能系统的价值差异最大(在2012年至2015年期间比独立部署部署的储能系统的价值要低30/MWh~50美元/MWh),这是由于其人口稠密和输电系统拥塞对于储能容量需求更高。与此同时,混合部署能源设施的最佳市场在德克萨斯州和美国西部各州。

而这个结论得到了证实。根据这项研究,加州独立系统运营商(ISO)和西南电力公司混合部署电池储能系统的比例最高,而在纽约独立系统运营商(NYISO)在互连队列中只有2%的储能系统是混合部署的。

纽约州能源研究与发展局(NYSERDA)负责分布式能源研究技术的副总裁David Sandbank表示,纽约独立系统运营商(NYISO)目前没有办法评估混合部署项目。但是,即使电网运营商经历了围绕储能系统的政策变化,该州独特的地理位置也不适合建设混合部署的能源设施。

Sandbank表示,大多数风力发电设施和太阳能发电设施部署在纽约州北部地区,而更高的电力需求集中在纽约州南部地区。拥塞的电网使得满足城市更高的电力需求变得更加困难。随着纽约州海上风力发电设施的上线运营,该地区适合在需求中心附近的大容量储能市场上形成“自我维持”的市场。

Sandbank说,“我认为需要将储能系统部署在最需要的地方,而不只是能够获得联邦投资税收抵免(ITC)的地方。但独立部署储能系统如果能够获得联邦投资税收抵免(ITC),将会更快促进部署。”

在有关联邦投资税收抵免(ITC)的讨论中,美国各州正在制定自己的规则,以部署鼓励更多类型的储能系统。在通过一项法案之后,康涅狄格州将成为美国第八个设定储能目标的州,该法案还指示该州公用事业监管局制定激励措施和其他政策,以鼓励部署任何形式的储能系统。科罗拉多州公用事业委员会在今年5月也修订了互连规则,将简化许可并允许太阳能+储能项目具有更大的灵活性,并提出了一个试点计划为更多储能开发提供激励措施。

科罗拉多州立法者还批准了一项法案,将建立了一个独立运营的科罗拉多电力传输机构,该机构可以运营输电和储能设施,以帮助州公用事业实体参与区域市场。科罗拉多州太阳能和储能协会主席Mike Kruger表示,该州将加快储能部署。但是他补充说,由于该州还需要同时增长其太阳能发电量,因此预计大部分开发重点将放在混合部署能源上。

Kruger说:“很少有开发商在没有获得联邦投资税收抵免(ITC)愿意投资独立部署的电池储能系统,也许面临森林火灾和干旱的威胁,可能会看到一些独立部署的储能项目,但其规模相对较小。”

美国太阳能产业协会(SEIA)副总裁John Smirnow说,“政策制定者将不得不应对储能行业不断变化的需求。如果成本一致,我们将看到更多类型储能系统得以应用,而且储能系统部署越多,可再生能源发电设施的普及率就越高。

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