儲能系統(tǒng)價值來源該如何來體現(xiàn)？

一份最近發(fā)布的研究報告表明，隨著可變的可再生能源發(fā)電量增加，儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟價值將會增加，但是可再生能源的部署程度取決于未來儲能技術(shù)可用性和成本。

最近發(fā)表在《應(yīng)用能源》雜志上的這份研究報告是由麻省理工學(xué)院(MIT)和普林斯頓大學(xué)安德林格能源與環(huán)境中心(ACEE)的研究人員撰寫并發(fā)表的，得到了通用電氣(GE)公司贊助支持。

這項研究對電池儲能系統(tǒng)進行了分析，試圖確定影響其經(jīng)濟價值的主要驅(qū)動因素：這種價值如何隨著儲能部署的增加而變化，以及對儲能長期成本效益的影響。

這份研究報告的主要作者之一、麻省理工學(xué)院能源倡議(MITEI)研究所科學(xué)家Dharik Mallapragada說，“采用電池儲能系統(tǒng)可以更好地利用電力系統(tǒng)資產(chǎn)，其中包括風(fēng)力發(fā)電場、太陽能發(fā)電場、天然氣發(fā)電廠以及輸電線路等，并可以推遲或消除對這些資本密集型能源資產(chǎn)的不必要投資。我們的研究表明，這種‘容量延遲’或用電池儲能系統(tǒng)代替發(fā)電設(shè)施或輸電容量，是儲能系統(tǒng)價值的主要來源。”

該研究報告還指出了儲能系統(tǒng)的其他價值來源，其中包括其向電力系統(tǒng)運營商提供備用電源、消減燃料成本和天然氣發(fā)電廠運行產(chǎn)生的損耗，以及將能源從低價期間轉(zhuǎn)移到高價值期間的能力。

但這篇論文也指出，與有助于避免資本密集型容量投資的儲能系統(tǒng)創(chuàng)造的價值相比，這些價值是次要的。

這項基于容量擴展模型的研究旨在找到在假設(shè)的低碳電源系統(tǒng)中集成電池儲能系統(tǒng)的成本最低的方法，并得出了四個關(guān)鍵結(jié)論：

首先，如上所述，隨著可變的可再生能源發(fā)電在電力供應(yīng)中所占份額的增加，儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟價值也隨之不斷提高。

其次，由于針對同一電網(wǎng)服務(wù)的各種儲能資源之間的競爭，儲能系統(tǒng)經(jīng)濟價值隨著其普及率的增加而下降。

第三，隨著儲能系統(tǒng)部署普及率的提高，其大部分經(jīng)濟價值被認為與其取代投資可再生能源發(fā)電設(shè)施和天然氣發(fā)電設(shè)施以及容量輸送需求的能力有關(guān)。

最后，研究得出的結(jié)論是，如果不進一步降低儲能系統(tǒng)部署成本，只有在可再生能源發(fā)電量占50%～60%的電網(wǎng)中，規(guī)模相對較小的短期儲能系統(tǒng)才具有成本效益。

麻省理工學(xué)院能源推廣中心研究員Jesse Jenkins說，“隨著部署越來越多的儲能系統(tǒng)，其附加的儲能價值穩(wěn)步下降。這造成了電池成本下降和儲能系統(tǒng)價值下降之間的競爭，我們的研究論文表明，如果電池儲能系統(tǒng)要在電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，電池成本必須繼續(xù)下降。如果達到了未來的成本預(yù)測(4小時儲能系統(tǒng)的成本降到150美元/kWh)，那么這種情況將更有利于儲能系統(tǒng)被采用。”

研究報告作者強調(diào)，他們的研究結(jié)果表明需要改革電力市場結(jié)構(gòu)或合同慣例，以使儲能開發(fā)商能夠利用儲能系統(tǒng)替代發(fā)電和輸電能力的潛在價值實現(xiàn)貨幣化，研究人員將其描述為其經(jīng)濟可行性的核心組成部分。

Mallapragada說：“實際上，很少有直接市場將儲能系統(tǒng)提供的容量替代價值實現(xiàn)貨幣化。這取決于他們的設(shè)計和市場規(guī)則，容量市場可能會也可能不會在峰值電力需求期間提供電力的儲能系統(tǒng)提供充分補償。”他還強調(diào)了儲能開發(fā)商和公用事業(yè)公司能夠通過將儲能系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的開發(fā)部署相結(jié)合來獲取容量替代價值的方式。

然而研究還表明，在某些情況下，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電成本的持續(xù)下降實際上可能對儲能價值產(chǎn)生負面影響，進而要求降低儲能成本。

麻省理工學(xué)院的博士后研究員Nestor Sepulveda說：“人們普遍認為電池儲能系統(tǒng)是與風(fēng)力發(fā)電設(shè)施和太陽能發(fā)電設(shè)施是互補的。我們的研究結(jié)果表明這是一個事實，而在其他所有條件相同的情況下，更多的太陽能和風(fēng)能發(fā)電量將帶來更大儲能價值?？紤]到風(fēng)能和太陽能的長期成本下降，我認為這是儲能技術(shù)開發(fā)商的重要考慮因素。”

研究還表明，風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電力成本與儲能系統(tǒng)價值之間的關(guān)系很復(fù)雜。

Mallapragada說，“由于儲能系統(tǒng)的大部分價值來自容量推遲，因此在開始這項研究時，我當時認為風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電的成本越低，儲能系統(tǒng)的價值就越低。但我們的研究表明，情況并非總是如此。在某些情況下，例如輸電容量延期的增加等其他因素提高了儲能系統(tǒng)的整體價值。”

當然，越來越多電池儲能系統(tǒng)將與天然氣發(fā)電廠直接競爭，以期在電力需求峰值期間提供必要和可靠的容量。然而研究人員發(fā)現(xiàn)，用電池儲能系統(tǒng)取代天然氣發(fā)電設(shè)施并不是那么簡單。

研究人員發(fā)現(xiàn)，具體來說，部署的電池儲能系統(tǒng)1MW裝機容量并不替代天然氣發(fā)電廠的1MW裝機容量。其原因是，與大多數(shù)電池儲能系統(tǒng)相比，天然氣發(fā)電廠運行的時間更長。而電池儲能系統(tǒng)的持續(xù)放電時間越長，它們的價值就越高，盡管有時附加值不足以補償增加的部署成本。

此外，研究表明，隨著儲能系統(tǒng)試圖取代更多的天然氣發(fā)電設(shè)施，這種容量替代率實際上正在下降。

Jenkins解釋說：“有些調(diào)峰天然氣發(fā)電廠每年可能運行一到兩次，一次只運行幾個小時。但也有一些天然氣發(fā)電廠可能會連續(xù)運行12到16個小時，這就需要電池儲能系統(tǒng)具有更大的儲能容量才能可靠地替代天然氣發(fā)電設(shè)施。”

研究發(fā)現(xiàn)，持續(xù)放電時間對于替換天然氣發(fā)電設(shè)施至關(guān)重要，但是持續(xù)放電時間更長的電池儲能系統(tǒng)所帶來的額外成本可能會超過其增加的價值。

Mallapragada說：“從電力系統(tǒng)脫碳的角度來看，這表明需要成本更低的儲能技術(shù)，以便可以經(jīng)濟有效地部署更長的時間，以替代可調(diào)度的化石燃料發(fā)電設(shè)施。”