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太阳能+储能项目或将成为清洁能源发电主导

2019-11-04 08:45:40 中国储能网 作者:刘伯洵

在过去的十年,储能系统通常服务于电网的边缘。但风力发电和太阳能发电成本的持续下降正在加强电池储能系统的关键作用。从印第安纳州到亚利桑那州最近一轮部署的储能项目表明,美国储能市场正在蓬勃发展。

公用事业厂商北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)主要负责运营和管理美国中西部一个规模较大的燃煤发电项目。该公司的企业客户只有五家工业厂商,其中包括英国石油公司在印地安那州怀廷的一家大型炼油厂、普莱克斯公司以及三家大型钢铁制造商,占其能源需求的40%。

当北印第安纳公共服务公司(NIPSCO) 在2018年展望未来十年的发展时表示,当前装机容量为2.09GW的燃煤发电组合无疑将继续提供足够的电力,但也会造成越来越多的经济损失。在进行了广泛的研究(其中考虑了六种可行的能源组合)之后,北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)选择了一项能够为客户提供更加优惠价格的计划:到2023年关闭78%的燃煤发电产能,到2028年再关闭剩余22%的燃煤发电产能,并采用风力发电、太阳能发电和电池储能系统进行替代。到2022年,将首先通过增加风能来推动投资组合的转变,此后太阳能发电和太阳能+储能项目将成为清洁能源发电的主导。

北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)计划部署的太阳能+储能项目令人关注。总部位于加利福尼亚州奥克兰的开发商LS Power公司资深储能工程师Cody Hill说,“如果没有部署储能系统,将很难建设更多的太阳能发电设施,现在必须进行大规模的时移,以保持太阳能发电产业的增长。”

部署电池储能系统开始在市场上获得利润,提供了短暂的频率调节或低价套利。特斯拉公司在澳大利亚部署的早期大型储能项目提供了一种算法驱动的电池组,该电池组可以在较短的时间内接入更大的电网,以更好地匹配负载峰值。在其他领域,电动汽车充电厂商已经开始对小部分负载进行时间转移,使用电动汽车作为需求侧管理,从而为电池储能系统的应用打开了大门。早期的储能项目大多规模很小:电池容量可以为城市电动公共汽车提供补充电力,或者用于微电网的本地试验。

然而,根据美国能源信息管理局(EIA)的调查数据,在经历了长时间的缓慢增长之后,美国的电网规模储能部署即将实现飞跃式增长。到2021年,装机容量从现在的1GW增加到近2.5GW,这一增长主要是由两个大型储能项目带动的,一个是佛罗里达州部署的装机容量为409MWManatee储能项目,另一个是在纽约皇后区分阶段建设的装机容量为316MW Ravenswood储能项目。这一增长不仅受到储能系统成本下降的推动,还受到清洁能源发电价格持续下跌的推动。一些预测者却忽略了这一新兴动态。尽管从历史上看,储能系统沿着成本曲线的发展速度一直较慢,但随着风能和太阳能成为最便宜的发电方式,储能系统的成本仍将持续下降。

根据彭博社新能源财经公司今年早些时候发布的一份调查报告,从2018年上半年到2019年,锂离子电池的平准化电力成本(LCOE)下降了35%,降至187美元/ MWh。成本大幅下降,使部署储能系统替代化石能源发电设施带来了更大的可能性。

北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)的资源计划对美国电力行业产生了一定的影响。炼钢和煤炭行业是印第安纳州的主要产业,炼钢工厂在电力需求激增时可以对电网产生巨大的拉动作用。但是这十年来,关闭燃煤发电设施的浪潮远远超出了预期,从2007年到2017年关闭了装机容量55GW的燃煤发电设施。大多数人认为,在美国政府的干预下,关闭燃煤发电设施的措施将会放缓。但去年关闭的燃煤发电的产能超过10GW,燃煤发电如今对美国发电的贡献率已从50%降至近25%。

北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)并不是唯一一家对此发出警告的公司。总部位于加利福尼亚州的太平洋天然气和电力公司(PG&E)和亚利桑那公共服务公司(APS)最近都发布了部署储能系统的计划,可以避免新建和升级发电厂。综合起来,储能系统现在可以与风力发电和设施太阳能发电设施已处于同等地位。在部署任何类型的新容量时,储能系统很可能被视为标准配置。尽管评估储能系统的经济性可能更为复杂,因为它提供了广泛的创收服务(投资回报率取决于所有者使用的方式而有所不同),但公用事业公司现在认识到,构建储能系统可以创造真正多功能的资产,无论其发电组合如何。

Hill说,“太阳能发电设施看起来就像是一种固定收益类型的资产,就像债券一样。而电池储能系统更像是期权,可以在不同时间出售电力。但是从财务上来说,储能系统看起来更类似于开发高峰期的太阳能发电设施。”

到2020年代中期,亚利桑那公共服务公司(APS)计划部署装机容量为850MW的储能系统。而从该公司的发展战略中得出的一个结论是,风力发电和太阳能发电的增长正在变得普遍,而部署储能系统的策略显然是出于套利目的。

太平洋天然气和电力公司(PG&E)日前发布了自己的储能部署计划,计划以装机容量为567MW的储能系统取代装机容量为670MW的三座关闭的天然气发电厂。储能系统具有经济性当然得益于规模,扩大规模可以提高储能所有者的经济效益。并且随着装机容量的增加,储能系统的成本也会下降。最终,储能系统部署者将从早期需求中获利。

储能系统的加大部署规模并不完全取决于价格。如今的融资结构(即使在亏损能力的情况下也能为发电商创造单独的收入流)以及变化的监管环境,可能意味着传统发电设施的部署可以继续进行。例如,美国政府最近对俄亥俄州州现有核电和煤炭产能的支持与北印第安纳公共服务公司(NIPSCO)的计划形成了对比,因为美国政府可以为俄亥俄谷电公司的燃煤电厂的未来损失提供补贴。

清洁能源发电设施部署如今发展迅速。NextEra公司在7月底宣布将为俄克拉荷马州的西部农民电力合作社建设一个装机容量为700MW的三重混合能源项目,该项目由装机容量各为250MW的风力发电设施和太阳能发电设施,以及装机容量为200MW的储能系统组成。虽然储能系统还不能起到长期供力的作用,但确实可能出现系统性影响。Hill指出,从历史上看,建于20世纪中叶的抽水蓄能电站为传统燃煤发电厂和核能发电厂提供了一种逐渐提高经济效益的途径。他推测,随着与可再生能源发电设施配套部署变得越来越普遍,储能系统装机容量将会进一步增长。

Hill说,“就目前而言,储能系统的持续时间放电时间通常只有几小时,也不一天或几天。但即便是如此短的持续放电时间也足以大大提高风力发电和太阳能发电的价值。”

随着风力发电和太阳能发电迅速成为廉价商品,并且可以在各地轻松构建,它们正在颠覆电力市场促进公用事业公司发布一系列新决策。随着储能系统变得无处不在,它也将开始影响电网的发展。装机容量为300MW甚至400MW的电池储能系统无疑是大型的独立单元。但是,如果一个地区部署10个这样的储能系统,将会发生什么?对于储能系统而言,网络效应现在似乎是不可避免的。当区域储能资源从兆瓦级别提高到兆瓦级别时,其发挥的作可以像虚拟发电厂一样。

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