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家庭储能电池“面向电网”的经济性研究
在 2022-09-29 发布

文 | 中关村储能产业技术联盟


双碳背景下,全球迎来储能爆发新阶段。尤其是国外市场来看,2022年因欧洲能源成本和电价的逐年攀升,叠加俄乌战争和海外大型停电事件,居民用电成本高+供电稳定性差,带来户用光伏高增,进而带来户用储能市场超预期的爆发。与此同时,国内储能企业阳光电源、宁德时代、鹏辉能源、比亚迪、科华数据、兴储世纪等在海外市场取得了不俗的成绩。本篇内容由中关村储能产业技术联盟翻译自海外报告,着眼于表后储能“面向电网”的经济性。联盟长期关注海外储能市场发展,以期为国内企业出海提供借鉴参考。


背景介绍

2021年11月,绿色能源市场(Green Energy Markets)建议将小规模太阳能的补贴计划扩展到家用储能电池行业。今年2月,澳大利亚参议员Helen Haines向议会提出了一项建立在他们的分析之上的法案。

5月,Peter Harris、Peter Sheehan、Ted Woodley等人发布了一份报告,建议储能政策应成为澳大利亚政府能源政策的中心,他们建议制定一个基础广泛的储能发展计划,包括表后和表前大大小小的储能,也包括电动汽车等资源。

澳大利亚的电力储能市场正在迅速增长,此部分市场的技术和商业发展非常迅速。为了更好地了解这一情况,以便进行政策层面的评估,使客户能够从储能中获得价值,使行业从中获利,还有很多工作要做。


此项研究

前述专家在此报告中试图了解如果一个表后电池储能纯粹面向5分钟的批发市场,并寻求在该市场上的利润最大化,它将能获得多少收入。

进一步,如果这样的表后电池储能的运行是为了最大限度利用批发市场和零售市场的套利机会(即对客户的零售供应价格进行套利),情况会有什么变化。

如此完全面向电网的表后电池储能并不是常态,而目前已经有越来越多的“虚拟电厂”电池的例子,可以集中调度,但不是以我们在这里假设的方式。

在本评估中,他们使用的商业结构是,一个家庭(或公用事业)投资一个表后电池储能,作为高频参与交易的设备,这是否有利可图?

我们假设某个家庭拥有一个5kW/10kWh的储能电池(典型的户用表后电池),同时拥有太阳能电池板,电池的运行方式是每天上午8点到下午5点期间完全充电,下午5点半到9点期间完全放电。

对于批发市场的价格,我们采用了2021年10月1日(NEM中引入的5分钟价格)至2022年8月31日期间的5分钟价格。

对于案例A(纯粹面向批发市场的表后电池),我们假设电池在充电期的24个最便宜的5分钟间隔(即2小时)内以5kW功率充电,然后在放电期的24个最昂贵的5分钟间隔内以5kW功率放电。

对于案例B(利用批发交易机会和表后交易机会的表后电池),我们将充电价格的上限设定为每千瓦时5美分,将放电的底价定为每千瓦时40美分。

同时我们假设客户在充电期间始终有5kW的太阳能可用于为电池充电,并且客户在放电期间对电池的每一次需求都足以消耗5kW。

对于大多数家庭来说,这是很乐观的(因为在很多情况下5kW是不实际的,而且家庭很少有5kW的需求)。

一个更现实的分析将使用5分钟需求和屋顶太阳能发电的实际数据样本。因此,案例B应该被认为是一个5kW/10kWh电池可能获得的收入的上限,如果它被编程以充分利用批发和表后储能的零售交易机会。


结果

下面的第一个图表显示了在研究期间,位于昆士兰州的案例A(面向批发市场的表后电池)的电池充电和放电的5分钟实例。

从图中可以看到,它最有可能在上午10点30分到下午1点30分充电,此时屋顶太阳能达到高峰,因此昆士兰的批发价格最低。

相反,可以看到,电池很可能在下午5点30分至7点30分放电,此时价格往往是最高的(图表中的蓝线是昆士兰在每个区间的现货价格中值)。




你现在可以看到,把充电价格的上限定为50美元/MWh,把放电价格的上限定为400美元/ MWh,结果使充电和放电的分布更加均匀。




这些运行结果如何转化为两个案例的收入?下图显示了5kW/10kWh电池参与批发市场套利在五个NEM地区的年收入(我们假设第12个月的收入等于11个模拟月的平均值)。

正如我们在该图表中看到的,塔斯马尼亚的收入最低,相对于其他NEM地区,该地区的抽水蓄能在高峰期有价格上限。

在南澳大利亚和昆士兰,我们看到了最高的收入。这是因为他们丰富的太阳能推动了充电期的价格下降;由于非常昂贵的天然气发电通常在放电时间内设定批发市场价格,这些时间的高价格和充电时间的低价格结合,导致有了巨大的套利收入。

下表第一栏显示了以批发市场为重点的电池的年收入(案例A),第二栏显示了以批发和零售市场为重点的电池的年收入(案例B)。




第一栏显示,仅面向批发市场的电池收入,特别是在昆士兰地区收入较为健康,而在塔斯马尼亚收入最低。

第二栏显示,并且在那些拥有最少/最有吸引力的批发市场套利机会的州,即塔斯马尼亚/昆士兰,能够为房屋充电/放电是最有价值/价值最少的。

假设电池的安装成本约为1万美元,这些数字表明了有吸引力的净回报,特别是对于能够参与套利批发和零售市场的电池。

这些分析表明,在NEM中发展储能不太可能需要大量的补贴,它显示了相当可观的批发市场套利收入和潜在的零售市场套利收入。

虽然NEM的价格在研究中相当极端,但这可能会成为一种新常态——天然气目前非常昂贵,而正在进行的太阳能发展将在一天中提供大量的廉价电力供应。

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