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 本文分析詳解了儲(chǔ)能系統(tǒng)可獲取的收益方式，在樂觀情況下，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資回收期可從20年大幅縮短至8-9年。

今年7月1日起，維多利亞州的家庭電池儲(chǔ)能激勵(lì)計(jì)劃開始生效，至此澳大利亞幾大洲都推出了支持家庭電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝升級(jí)的政策。這些補(bǔ)貼政策降低了自掏腰包的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本，有助于擴(kuò)大當(dāng)?shù)丶彝ル姵貎?chǔ)能市場(chǎng)，但如果電池僅用于吸收和釋放太陽能發(fā)電量，仍無法使電池儲(chǔ)能成為“毫不猶豫”的家庭投資決策。

除標(biāo)準(zhǔn)的消納光伏發(fā)電方法外，通過電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠獲得更多收益對(duì)家庭來說更具吸引力，這對(duì)推動(dòng)消費(fèi)量來說也是至關(guān)重要。這些價(jià)值其中包括有助于縮短投資回收期的財(cái)務(wù)效益，如參與虛擬電廠參與能源市場(chǎng)和電網(wǎng)服務(wù)獲取的收入，以及改善能源自適應(yīng)和斷電保護(hù)等非財(cái)務(wù)效益。

虛擬電廠如何發(fā)揮作用？

盡管維多利亞州的鼓勵(lì)措施或其他支持計(jì)劃并不可能使電池儲(chǔ)能立即像光伏一樣成為一種主流，但仍將有助于擴(kuò)大電池儲(chǔ)能市場(chǎng)，使電池技術(shù)更為實(shí)惠、讓更多想要電池的家庭能夠使用。

不過儲(chǔ)能系統(tǒng)的消費(fèi)受補(bǔ)貼因素影響不會(huì)太大，因?yàn)樗鼈冎饕窍M(fèi)者偏好的問題。但另一方面，技術(shù)創(chuàng)新和監(jiān)管改革有機(jī)會(huì)可能提高家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)效益。

因?yàn)殡姵貎?chǔ)能以及其他可控能源可以為家庭和零售商、電網(wǎng)和綜合公共事業(yè)公司等售電、輸配電企業(yè)帶來價(jià)值，所以目前的挑戰(zhàn)不僅僅是如何讓電池更便宜，而在于開發(fā)更有效地利用和分享這些好處的項(xiàng)目。

在澳大利亞，隨著電池儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格的逐步下降，虛擬電廠的協(xié)議形式是一個(gè)加快電池普及的機(jī)會(huì)。

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)收益詳解

電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)值類型可分為兩大類：

A）對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)所有者產(chǎn)生的直接價(jià)值收益（例如光伏儲(chǔ)能）

B）在與公用事業(yè)公司，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商和集成商的協(xié)議下，對(duì)業(yè)主提供參與服務(wù)的補(bǔ)償。

直接收益

消納光伏棄電：目前，根據(jù)電池投資回收估算，對(duì)于一個(gè)典型的維多利亞式家庭來說，直接用于太陽能充電的10kWh電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)省收益約為每年300美元。

（假設(shè)6kW的光伏系統(tǒng)以30度角面向東北，峰值為0.26美元/kWh，非高峰時(shí)段使用電價(jià)為0.15美元/kWh，反饋上網(wǎng)電價(jià)為0.12美元/kWh，在“晚峰”使用模式下的日能耗為20kWh。）

峰谷套利：根據(jù)相關(guān)分析數(shù)據(jù)，在上述相同假設(shè)下，利用能夠根據(jù)預(yù)期天氣和負(fù)載要求對(duì)電池進(jìn)行預(yù)充電的電池管理系統(tǒng)，以使用時(shí)間計(jì)算，每年每戶可節(jié)約25美元到50美元，這個(gè)數(shù)值可能會(huì)因峰谷成本差異和電池大小而產(chǎn)生差異。

斷電保護(hù)：雖然電池帶來的其他“軟福利”很難用數(shù)字表示，但也許可以將斷電保護(hù)功能的價(jià)值歸為“斷電保險(xiǎn)”。雖然確切的價(jià)值將取決于用戶，但可以假設(shè)，他們一般愿意為這項(xiàng)功能每年支付的費(fèi)用為20-50美元。（這里的斷電保護(hù)可能伴隨著某些系統(tǒng)的額外設(shè)備成本。）

虛擬電廠中提供服務(wù)的補(bǔ)償

能源批發(fā)市場(chǎng)，可靠性與應(yīng)急儲(chǔ)備交易，調(diào)頻輔助服務(wù)和電網(wǎng)服務(wù)：使用分布式能源來實(shí)現(xiàn)這些價(jià)值，然后與家庭用戶共享收益，這需要

a）智能安全的能源管理技術(shù)

b）公用事業(yè)，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商或集成商的參與。

由于電力批發(fā)價(jià)格和需求本身存在波動(dòng)，以及虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商和參與者之間協(xié)議的差異，收益很難進(jìn)行界定。此外需要考慮的是，這些收益可能還需要考慮其他因素，例如電池容量被“保留”以期待日后現(xiàn)貨價(jià)格的上漲。如何分享利益將取決于規(guī)定虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商收益分配比例和參與程度等合同條款內(nèi)容。

批發(fā)現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格：

2018年，維多利亞州現(xiàn)貨市場(chǎng)價(jià)格六次超過5美元/kWh（$5000美元/MWh）的情況，雖然大約四成比例價(jià)格會(huì)比較低但仍高于$0.30美元/kWh。如果一個(gè)家庭通過用電池中的2kWh的能量放電來應(yīng)對(duì)上述每一種收益情況，并獲得一半的現(xiàn)貨價(jià)格，那么他們每年將獲得30美元的收入。假設(shè)收益比例分成為75％，參與響應(yīng)的電池容量為3kWh，則該戶每年可賺取約50美元。

在另一種協(xié)議中，虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商可以簡(jiǎn)單地向參與者支付固定的年費(fèi)，以獲得對(duì)參與者擁有的電池每年有限次數(shù)的調(diào)度權(quán)；在這種情況下，最終用戶的資產(chǎn)可能永遠(yuǎn)不會(huì)被調(diào)用，而是作為運(yùn)營(yíng)商的“對(duì)沖保險(xiǎn)”而保留。

此外，能夠參與并利用電力現(xiàn)貨市場(chǎng)波動(dòng)電價(jià)的家庭和企業(yè)可能會(huì)找到更多盈利機(jī)會(huì)，電池通過有計(jì)劃充放電來進(jìn)行峰谷套利。

參與調(diào)頻輔助服務(wù)：

調(diào)頻輔助服務(wù)在維持能源系統(tǒng)穩(wěn)定方面有著至關(guān)重要作用。對(duì)于澳大利亞電力市場(chǎng)來說有幾種不同的調(diào)頻輔助服務(wù)，每種價(jià)格都可能有所不同。維多利亞電池系統(tǒng)所有者沒有辦法直接參與而獲得獎(jiǎng)勵(lì)，但虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商可以將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為虛擬電廠捆綁包的一部分參與調(diào)頻輔助服務(wù)，并將一部分收益轉(zhuǎn)移給電池所有者。

盡管2016/2017年南澳大利亞發(fā)生了一系列“極端”的調(diào)頻輔助服務(wù)價(jià)格事件（>5000美元/MW），但調(diào)頻輔助服務(wù)仍是一種較普遍的商品服務(wù)，通常價(jià)格不高。調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)不是由電力需求的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)的，而是發(fā)電量或負(fù)荷端發(fā)生增減時(shí)發(fā)生的頻率波動(dòng)；這意味著調(diào)頻輔助服務(wù)供應(yīng)商在長(zhǎng)期內(nèi)從高價(jià)格中獲利的機(jī)會(huì)可能相對(duì)有限。盡管如此，電網(wǎng)逐漸從同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)向間歇、非同步和可變的可再生能源，這可能導(dǎo)致對(duì)調(diào)頻輔助服務(wù)服務(wù)提供商的需求增加，特別是考慮到在大型發(fā)電機(jī)或負(fù)載跳閘的意外事件中，“應(yīng)急”期間對(duì)更快的調(diào)頻輔助服務(wù)響應(yīng)（可能由電池儲(chǔ)能提供）的預(yù)期需求。

值得注意的是，調(diào)頻輔助服務(wù)服務(wù)可以從電網(wǎng)上的任何地方提供，但在發(fā)生上述意外情況價(jià)格飆升時(shí)，該地與維多利亞州處于“孤島”狀態(tài)，調(diào)頻輔助服務(wù)必須在本地交付。在這樣的設(shè)定條件下，虛擬電廠將來可能會(huì)在類似的情況下被調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)調(diào)用而獲得額外的受益。只是這樣的事件相對(duì)罕見。

如果不進(jìn)行復(fù)雜的建模，分布式能源提供調(diào)頻輔助服務(wù)價(jià)值很難確定。此外，進(jìn)入調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的少量新進(jìn)入者“大電池”可以吸收未來調(diào)頻輔助服務(wù)的大部分機(jī)會(huì)。就目前而言，假設(shè)維多利亞州的電池系統(tǒng)每年每年可受益5至10次，每次1kWh，每年的總收益為5至20美元。

可靠性和緊急備用交易：

可靠性和緊急備用交易是現(xiàn)貨市場(chǎng)之外的一種機(jī)制，當(dāng)?shù)仉娏κ袌?chǎng)可以要求其在電力供需嚴(yán)重失衡之前提供應(yīng)急響應(yīng)。參與者每年都簽訂合同，準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)極端系統(tǒng)事件；他們既可以是能源消費(fèi)者（特別是能源密集型行業(yè)），也可以是能源生產(chǎn)商（包括小型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的集合）。

盡管這種交易不會(huì)經(jīng)常被調(diào)度，但是一旦當(dāng)它被調(diào)用，所提供服務(wù)的價(jià)值可能會(huì)很高。例如：

2019年1月19日，調(diào)用費(fèi)用約為2400萬美元，幾乎全部從維多利亞州客戶那里收回。六個(gè)小時(shí)的供應(yīng)期間，總共調(diào)度了390MWh：平均成本為62,000美元/MWh（62美元/kWh），大約是未經(jīng)通知的非自愿客戶中斷的平均經(jīng)濟(jì)成本的兩倍，并且是市價(jià)上限的四倍以上。

由于可靠性與緊急調(diào)度的潛在價(jià)值較高，而調(diào)度的可能性較低，因此系統(tǒng)集成商可以決定承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，與資源所有者（例如有電池的家庭）簽訂供應(yīng)協(xié)議合同，以換取固定的年度使用費(fèi)。但是，集成商也可能會(huì)簽約以逐項(xiàng)事件的方式將該價(jià)值發(fā)放給參與的家庭。對(duì)維多利亞州市場(chǎng)上的報(bào)價(jià)統(tǒng)計(jì)表明，零售商/集成商可能愿意為此“保險(xiǎn)”每年支付50- 100美元的費(fèi)用，但即使只有一次備電調(diào)用，收益也很容易超過這個(gè)數(shù)額一個(gè)數(shù)量級(jí)或更大的數(shù)量級(jí)。

本地電網(wǎng)服務(wù)：

分布式能源有很大的機(jī)會(huì)支持本地配電網(wǎng)的穩(wěn)定，但目前這些服務(wù)還沒有標(biāo)準(zhǔn)市場(chǎng)。相反，配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商可能會(huì)提供他們自己的項(xiàng)目（目前主要是試點(diǎn)項(xiàng)目），以刺激電池消耗（例如為保證購買而設(shè)計(jì)的前期補(bǔ)貼）；這些因素使得很難確定他們的“市場(chǎng)價(jià)值”。

昆士蘭州的空調(diào)智能調(diào)峰獎(jiǎng)勵(lì)項(xiàng)目模型中，可為購買需求響應(yīng)型空調(diào)的家庭提供200美元或400美元的一次性補(bǔ)貼（假設(shè)空調(diào)的使用壽命為10年，大約為20美元至40美元/年）。然而，電池在為電網(wǎng)提供的服務(wù)方面更加通用，可能會(huì)吸引更高的補(bǔ)貼、可能是持續(xù)的補(bǔ)貼。因此，根據(jù)即將推出的“電池智能調(diào)峰”項(xiàng)目中，估計(jì)每個(gè)項(xiàng)目每年可獲取的價(jià)值為30-70美元。

對(duì)虛擬電廠參與者的持續(xù)補(bǔ)貼：

在中短期內(nèi)，持續(xù)的虛擬電廠參與補(bǔ)貼可作為家庭信貸，與其他政府獎(jiǎng)勵(lì)措施或上文提及的市場(chǎng)價(jià)值分開。這將對(duì)向虛擬電廠貢獻(xiàn)電池和其他能源的家庭形成成更大的吸引力，同時(shí)給予虛擬電廠運(yùn)營(yíng)商更多的財(cái)務(wù)杠桿，以激勵(lì)參與者的意愿和參與性。

目前，這種補(bǔ)貼方式并不常見，盡管南澳大利亞州的虛擬電廠是一個(gè)很好的例子，說明了如何實(shí)施這類計(jì)劃可為電池參與者的提供日常信用。該計(jì)劃中的財(cái)務(wù)賬單既包括上述“自然”價(jià)值，也包括競(jìng)爭(zhēng)性出資可能提供的額外補(bǔ)貼。

虛擬電廠的參與補(bǔ)貼無需過高就可以為家庭帶來變化；在適當(dāng)?shù)那闆r下，每天只需0.13美元（約合每年50美元）就可以使電池的投資回收期縮短一年或更長(zhǎng)時(shí)間。但是最終我們希望虛擬電廠可以自立，只通過上面概述的基于市場(chǎng)和服務(wù)的獲取收益。

社區(qū)能源項(xiàng)目（“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”）：

社區(qū)（或“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”）能源銷售/交易計(jì)劃可以通過與朋友、家人、鄰居或在公開市場(chǎng)上達(dá)成互利協(xié)議，使家庭獲得更多的利益。在這些情況下，電池提供的價(jià)值通常會(huì)在嵌入式電網(wǎng)或在與電網(wǎng)連接的微電網(wǎng)上進(jìn)行交易，或通過不一定需要零售商的區(qū)塊鏈?zhǔn)降谌郊用茇泿胚M(jìn)行交易。

儲(chǔ)能系統(tǒng)回收期大幅縮短

考慮到所有這些潛在價(jià)值，就可以更好地了解智慧能源管理和虛擬電廠的參與如何對(duì)電池儲(chǔ)能的投資回收期產(chǎn)生重大影響。盡管根據(jù)維多利亞州補(bǔ)貼政策，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資回收期仍將接近（或超過）20年，但增加額外的直接收益（峰谷套利和備用電源）可以將其減少到15-16年。

但參與虛擬電廠與更大的能源系統(tǒng)分享了電池的價(jià)值后，儲(chǔ)能系統(tǒng)回收期得到大幅縮短，一般情況下大約12-14年，樂觀的情況下只有8-9年。

此外，隨著電池價(jià)格的持續(xù)下跌，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)回收期將開始進(jìn)入太陽能光伏系統(tǒng)回收期的范疇。這將有助于進(jìn)一步加快智能分布式能源電網(wǎng)的發(fā)展。


參考資料：SwitchDin website. 來源：北極星儲(chǔ)能網(wǎng)