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為此開發(fā)了一個簡化的商業(yè)案例模型，來說明政策干預對長時儲能項目可行性的潛在影響，通過增加的凈現(xiàn)值(MPV)和內(nèi)部收益率(IRR)來衡量。該報告還考慮了長時儲能(LDES)部署可以釋放的避免發(fā)電和輸電節(jié)省的成本創(chuàng)造潛力。
這個業(yè)務案例評估是通過構(gòu)建簡化的現(xiàn)金流模型在Excel中進行的。這其中包括：
•項目收入來源：能源套利和輔助服務。
•項目成本：資本和運營，包括充電成本。
•情景分析：例如不同地區(qū)、脫碳假設(shè)、長時儲能(LDES)持續(xù)時間原型、長時儲能(LDES)資本成本演變和商業(yè)運營日期。
•添加政策以影響特定的現(xiàn)金流要素。
以下是關(guān)鍵模型假設(shè)的摘要：
•每年的能源套利收入是碳排放的能源量（根據(jù)在2021年凈零電力分析中觀察到的模型中觀察到的利用率計算得出）和聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機的邊際發(fā)電成本（例如運行和維護、燃料和碳成本），它被用作峰值電力價格的代表。
•充電成本近似為每個模擬地理區(qū)域中最低成本可再生能源（即風力發(fā)電或太陽能發(fā)電）的收費能源量（由充放電往返效率和排放能源量驅(qū)動）和平準化能源成本(LCOE)的乘積。混合平準化能源成本(LCOE)以反映可再生能源供應過剩導致的負批發(fā)能源價格或零批發(fā)能源價格的份額增加。
輔助服務的收入是根據(jù)為此類服務分配的項目容量和固定的年度報酬費用估算的。
•然后將政策和監(jiān)管機制（例如，贈款、差價合同等）置于頂層，以降低前期成本（在贈款的情況下）或?qū)δ茉刺桌找孢M行充值/上限。
該模型的基本物理原理被擴展到由以下維度驅(qū)動的幾個不同場景：
•脫碳情景：影響碳排放定價、燃料成本、可再生能源平準化成本(LCOE)和長時儲能(LDES)利用率，進而影響邊際發(fā)電和充電成本。
•長時儲能(LDES)原型：8～24小時或24小時小時以上的持續(xù)時間，如凈零功率中定義，但分別建模為12小時和36小時的長時儲能系統(tǒng)，這會影響利用率、充電/放電能量量和項目成本。
•長時儲能的運營成本（CAPEX）成本下降情景：加速將影響前期和持續(xù)成本。
•商業(yè)運營日期(COD)：影響考慮現(xiàn)金流的周期以及長時儲能(LDES)資產(chǎn)的前期資本成本。
•地理區(qū)域：影響長時儲能(LDES)利用率、碳定價、燃料成本和可再生能源平準化成本(LCOE)。
•加權(quán)平均資本成本(WACC)：影響凈現(xiàn)值（NPV）計算，并假設(shè)在應用或不應用長期收入支持政策的情況下有所不同。
1、說明性業(yè)務案例示例
政策和監(jiān)管工具有可能顯著地提高早期長時儲能(LDES)客戶和投資者項目的可行性。
基準業(yè)務案例產(chǎn)生負凈現(xiàn)值（NPV）和弱內(nèi)部回報率（IRR）。在核心脫碳情景中，2025年運行并在德國電力系統(tǒng)運行35年的150MW、持續(xù)時間為12小時的長時儲能系統(tǒng)（1.8GWh）產(chǎn)生負凈現(xiàn)值（NPV）（虧損8000萬美元）和低內(nèi)部回報率(IRR)（約3%）。該評估沒有政策支持（如圖12所示）。
更加雄心勃勃的脫碳目標和更快的成本下降提高了凈現(xiàn)值（NPV），并使內(nèi)部回報率(IRR)翻倍。隨著德國脫碳議程的加速（即從當前軌跡轉(zhuǎn)向已經(jīng)實現(xiàn)的承諾），更積極的脫碳目標和長時儲能(LDES)成本下降假設(shè)，凈現(xiàn)值（NPV）有所改善但仍為負數(shù)（虧損1000萬美元），內(nèi)部收益率（約6%）接近假設(shè)的加權(quán)平均資本成本(WACC)（6%）。
在這兩種情況下，政策工具的組合可以使凈現(xiàn)值（NPV）變?yōu)檎?。在這個說明性示例中，可以應用贈款和批發(fā)能源市場（套利）收入的差價合約來產(chǎn)生正的財務回報（在當前軌跡情景中，整個過程中的總政策支持相當于約9000萬美元項目生命周期）。加速脫碳議程將支持成本降低約30%，因為潛在市場基本面通過更高的邊際發(fā)電和更低的充電成本有利于長時儲能(LDES)部署以及減少的前期資本支出，這反過來又降低了所申請的贈款資金的規(guī)模。
此外，長期收入支持也降低了資金成本。假設(shè)長期收入支持合同的應用可推動加權(quán)平均資本成本(WACC)降低100個基點，這與給定的項目風險降低相關(guān)長期承購協(xié)議。在兩種脫碳情景中，加權(quán)平均資本成本(WACC)的降低產(chǎn)生了約2500萬美元的凈現(xiàn)值（NPV）提升。
2、長時儲能(LDES)社會價值創(chuàng)造潛力
部署長時儲能(LDES)可以釋放更廣泛的能源系統(tǒng)收益，以及其他社會紅利，例如新的就業(yè)機會和改善能源安全。
使用長時儲能(LDES)委員會在2021年凈零電力報告中計算的數(shù)據(jù)，考慮到政策支持的成本并將其與電網(wǎng)（即輸配電）和發(fā)電容量的成本節(jié)省進行比較，對凈社會價值創(chuàng)造進行了估算。在每兆瓦容量的基礎(chǔ)上，將長時儲能(LDES)到2040年為德國創(chuàng)造的價值進行標準化和年度化，其結(jié)果是創(chuàng)造了每年約3萬美元/ MW的價值，而在德國的例子中，說明性的支持成本約為每年2萬美元/MW。其凈社會效益如圖13所示，該圖還將德國太陽能上網(wǎng)電價的每兆瓦成本估算與向長時儲能(LDES)提供的說明性支持并列。
圖13 長時儲能(LDES)的收益預計將超過政策支持成本
由于對更廣泛的經(jīng)濟、能源安全和健康的影響未包括在內(nèi)，因此，全面的社會效益可能會更高。這個價值創(chuàng)造數(shù)字不考慮額外的連鎖效益，例如對就業(yè)和GDP增長的貢獻、減少對進口燃料的依賴對能源安全的影響，或減少空氣污染帶來的健康效益。關(guān)于就業(yè)帶來的潛在價值創(chuàng)造，最近的一項研究表明，到2050年，全球儲能行業(yè)的就業(yè)崗位將達到1000萬個。類似的清潔能源行業(yè)已經(jīng)提供并有望推動大量就業(yè)崗位增長。例如在英國，到2030年，僅海上風電行業(yè)就有望支持6萬個工作崗位。
3、天然氣價格敏感性和長時儲能(LDES)作為系統(tǒng)降低燃料成本
在當前環(huán)境下，天然氣價格上漲會增加批發(fā)市場的峰值價格，理論上會降低所需的政策補償幅度。
長時儲能(LDES)的商業(yè)案例對天然氣價格很敏感。批發(fā)市場價差在模型中使用天然氣渦輪機的邊際發(fā)電成本進行估計，因此，能源套利收入和商業(yè)案例凈現(xiàn)值（NPV）對天然氣的潛在燃料成本假設(shè)很敏感。
在過去的12個月中，天然氣價格在30歐元/MWh（32美元）和高于200歐元/MWh（211美元）之間波動。圖14顯示了過去三年歐洲天然氣價格的變化，并指出了以下敏感性分析中所代表的價格水平。在過去的一年里，天然氣價格發(fā)生了十倍的變化，以及顯著的月間波動，從而極大地影響了邊際批發(fā)發(fā)電成本（以及與傳統(tǒng)燃氣靈活性相比長時儲能(LDES)的潛在競爭力）。雖然當前的天然氣價格快速上漲，但在2020年和2021年一直低于20歐元/MWh。盡管天然氣價格在不久的將來可能會繼續(xù)上漲，但長時儲能(LDES)開發(fā)商無法僅憑當前的價格飆升就創(chuàng)建商業(yè)案例。
為長時儲能(LDES)簽訂長期定價支持合同可以減少天然氣價格波動的風險，因為超過上限或差價合約（CfD）執(zhí)行價格的收入將返回資金池，從而確保政策和監(jiān)管支持的社會價值。
對于上面詳述的說明性商業(yè)案例，凈現(xiàn)值（NPV）可能在1.85億美元到2.3億美元之間，具體取決于天然氣價格假設(shè)。敏感性分析是在核心脫碳情景中進行的。該范圍的下限假設(shè)天然氣價格與基本情況相比降低50%（約18美元/MWh），對應于美國頁巖氣的成本（約8～9美元/MWh），而上限假設(shè)天然氣價格翻倍，這反映了天然氣市場持續(xù)中斷的情況（參見圖15中的摘要）。
套利收入流的敏感性強調(diào)了專注于提供長期承購定價/收入確定性的收入機制的重要性。雖然這種收入確定性對于確保長時儲能(LDES)項目的可行性至關(guān)重要，但它也以定價對沖的形式為政策制定者提供了優(yōu)勢。為長時儲能(LDES)簽訂長期定價支持合同可以降低天然氣價格波動的風險，因為超過上限或差價合約（CfD）執(zhí)行價格的收入將返回資金池，從而確保政策和監(jiān)管支持的社會價值。
四、未來前進的道路
最后一章討論了考慮采取干預措施支持長時儲能(LDES)的政策制定者可能采取的下一步措施。第一部分介紹了市場原型維度的概念，可以作為工具類型和政策支持需求的相對緊迫性的指南。然后，第二部分討論了為新的清潔能源技術(shù)制定政策支持的實際考慮。
1、市場原型
市場原型可以為適用的政策機制以及規(guī)劃和整合低碳靈活性資源的方法提供信息。
（1）維度1：電力市場分拆
維度的描述：對于分拆式電力系統(tǒng)，將分別擁有發(fā)電、零售、輸電、配電與跨電力價值鏈的垂直整合。
對電力系統(tǒng)的影響：電力市場的分拆創(chuàng)造了一個競爭環(huán)境（特別是在發(fā)電或零售方面，而大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)仍然是壟斷資產(chǎn)），其中每個實體都專注于優(yōu)化自身績效，從而最大化其財務績效。由于沒有跨企業(yè)補貼的機會，價值鏈中的每個實體都必須是經(jīng)濟上可行的企業(yè)。業(yè)務概況和業(yè)績的差異也可能導致資本成本的差異。然而，正如價值鏈的不同部分不能在分拆式電力市場中相互交叉補貼一樣，它們也無法捕捉到這些業(yè)務之間可能存在的任何協(xié)同效應。另一方面，垂直整合的電力系統(tǒng)可以證明對一項業(yè)務的投資是合理的。因為長時儲能(LDES)資產(chǎn)可以為發(fā)電、貿(mào)易和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務創(chuàng)造價值，但只有垂直整合的電力公司才能充分發(fā)揮這種潛力，并在此基礎(chǔ)上進行投資。另一方面，分拆式電力市場中的輸電系統(tǒng)運營商(TSO)通常不允許擁有和運營儲能資產(chǎn)，因此無法從長時儲能(LDES)部署中獲得盡可能多的潛在利益，因為它們將由電力市場的其他參與者實現(xiàn)。
對政策和監(jiān)管行動的影響：對于分拆式電力系統(tǒng)，收入支持機制對于確保最佳電力系統(tǒng)運行至關(guān)重要。更具體地說，需要這些機制來確保在競爭環(huán)境中運營的實體可以獲得收入流，并允許這些實體獲取為系統(tǒng)創(chuàng)造的價值（激勵結(jié)構(gòu)應使實體和系統(tǒng)的利益保持一致）。在收入支持機制中，考慮到電力運營商擁有儲能資產(chǎn)的范圍，受監(jiān)管資產(chǎn)基礎(chǔ)（RAB）與垂直集成系統(tǒng)最直接相關(guān)。在可能為非壟斷資產(chǎn)所有者部署受監(jiān)管資產(chǎn)基礎(chǔ)（RAB）機制的情況下（即獨立開發(fā)商可以就其資本投資達成受監(jiān)管的回報率），通過受監(jiān)管資產(chǎn)基礎(chǔ)（RAB）和市場參與進行雙重回收（例如，市場收入可以與能源消費者分享)也可以考慮。
而系統(tǒng)規(guī)劃工具在非捆綁和垂直集成系統(tǒng)中都發(fā)揮著重要作用，因為它們分別為負責交付電力系統(tǒng)的公司集群或單個實體設(shè)定了總體方向。
（2）維度2：電力部門的私有制
維度的描述：電力行業(yè)公司的私有制或國家所有制或伙伴關(guān)系模式，可以提升政府或市政利益相關(guān)者的作用。電力部門內(nèi)的所有權(quán)也可能有所不同，例如發(fā)電的私有制和輸電的公有制。兩種所有權(quán)結(jié)構(gòu)都比另一種更可取，但它們對電力系統(tǒng)以及政策和監(jiān)管行動的影響不同。
對電力系統(tǒng)的影響:國有實體可能獲得成本較低的資本來源，尤其是在債權(quán)人認為在信用價值方面大致穩(wěn)定的司法管轄區(qū)。此外，擁有政府或市政所有權(quán)的實體可能會更加重視和解決更廣泛的社會任務，例如更快減排，或為當?shù)厣鐓^(qū)創(chuàng)造就業(yè)機會。鑒于較高的資本成本，政府或市政所有權(quán)可能對股東回報提出更高的要求，但無論優(yōu)先事項如何，都會更快地開發(fā)可行的長時儲能(LDES)項目。
對政策和監(jiān)管行動的影響:在國有電力系統(tǒng)中，各國政府將負責確保電力系統(tǒng)采用正確的解決方案，并以適當?shù)乃俣葹楦鼜V泛的社會實現(xiàn)能源議程。這些要求自然而然地塑造了國有和私人投資者擁有的企業(yè)戰(zhàn)略，但就國有實體而言，這些實體作為變革的工具有著不可分割的聯(lián)系和直接授權(quán)。在這種環(huán)境下，長期市場信號政策和近期直接支持和支持計劃的作用變得更加明顯。主要由私人投資者擁有的實體組成的電力市場可能需要以收入支持機制的形式提供更大的支持，以提高資產(chǎn)的可行性并降低投資風險。值得注意的是，這些市場還需要明確長期政策方向（由系統(tǒng)規(guī)劃確定），以進行重大和長期的基礎(chǔ)設(shè)施投資。
（3）維度3：現(xiàn)有供應低碳靈活性
維度描述：市場具有不同程度的自然（例如水電或生物質(zhì)資源）或人工（例如電網(wǎng)和互連）形式的靈活性。在某些地區(qū)，太陽能和風力發(fā)電資源峰值輸出重合的自然差異也可以消除固有的可變性，并減少對增量靈活容量的需求。
對電力系統(tǒng)的影響：考慮到與這些資源的內(nèi)在競爭（受益于已建立/成熟且通常成本較低的職位）以及對額外資源來源的緊迫性降低，在現(xiàn)有靈活性水平較高的系統(tǒng)中采用新形式的靈活性的障礙可能更高。
對政策和監(jiān)管行動的影響：靈活性水平低的市場將需要更積極地尋求支持機制，以確保額外的靈活性資源，特別是那些具有高水平的碳減排雄心或現(xiàn)有可再生能源滲透率的市場。 這意味著需要直接支持和支持計劃以及收入支持機制來促進該部門的創(chuàng)建，以及長期系統(tǒng)規(guī)劃以創(chuàng)建與整體能源政策相稱的里程碑。具有高度靈活性稟賦的市場在促進新部門創(chuàng)建方面的壓力較小。
（4）維度4：不同的能源轉(zhuǎn)型目標
維度描述：能源轉(zhuǎn)型的目標因地理/管轄區(qū)而異（例如到2035年與2050年實現(xiàn)凈零電力系統(tǒng)）。各國實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型的理由也可能因脫碳、能源獨立或能源成本的不同而有所不同。
對電力系統(tǒng)的影響：在具有強烈脫碳雄心的市場中，迫切需要逐步淘汰化石燃料，并支持與低碳未來相一致的新形式的強大“能源轉(zhuǎn)型”目標靈活性。具有這些市場的政府更有可能愿意投入資金或其他資源來加速清潔能源技術(shù)的發(fā)展。目標越小或?qū)嵤┰铰?，對現(xiàn)狀的舒適度就會越高，這也是出于避免與能源轉(zhuǎn)型相關(guān)的成本的愿望。這些市場成為解決方案的接受者，當這些解決方案足夠成熟以提供與現(xiàn)有技術(shù)相比最低或沒有額外成本時，或者在沒有替代方案時采用新的解決方案。
對政策和監(jiān)管行動的影響：以高脫碳能源轉(zhuǎn)型雄心為特征的市場將旨在快速建立一套全面而有凝聚力的支持機制，其中包括前面部分討論的不同類型工具的組合。特別是在緊迫性更高的情況下，由于與現(xiàn)有系統(tǒng)的協(xié)同作用或由于其已建立的跟蹤記錄，提供更易于實施的特定類型的工具將受到青睞（例如，相對于新穎機制的設(shè)計或具有更多復雜的實施要求）。這個維度更直接地影響一攬子支持的開發(fā)速度，而不是具體的政策類型或工具的實施。
（5）維度5：高變量與低變量可再生能源滲透系統(tǒng)
維度描述：可變可再生能源（例如風力發(fā)電和太陽能發(fā)電）產(chǎn)生的能量在不同地區(qū)之間差異很大，一些電力系統(tǒng)仍然主要使用化石燃料，而另一些系統(tǒng)通常會看到50%以上的電力來自可再生能源。
對電力系統(tǒng)的影響：一個使用大量可變可再生能源（占總發(fā)電量的一部分）運行的電力系統(tǒng)必然需要更大的靈活性，而長時儲能(LDES)是一種潛在的技術(shù)解決方案。
對政策和監(jiān)管行動的影響：與維度#4一樣，可再生能源的更高滲透率可以創(chuàng)造緊迫性來探索新的靈活性來源和政策措施，以刺激長時儲能(LDES)等技術(shù)的部署。因此，這一維度也成為政策制定速度的驅(qū)動因素，而不是特定政策類型或工具的指標。
圖16和圖17中包含了一些市場原型評估的示例。
德國：收入機制是分拆式電力系統(tǒng)的關(guān)鍵推動力；雄心勃勃、可再生能源滲透率和有限的內(nèi)在靈活性驅(qū)動的緊迫性。
圖16 德國市場原型分析示例
加利福尼亞州：受監(jiān)管資產(chǎn)基礎(chǔ)（RAB）垂直整合公用事業(yè)的自然投資途徑、雄心勃勃的脫碳目標和現(xiàn)有的可再生能源顯著滲透意味著需要明確的長期靈活性目標。
圖17 加利福尼亞市場的示例原型分析
2、規(guī)劃凈零能源之旅
考慮到規(guī)劃、構(gòu)建、塑造和發(fā)展政策和監(jiān)管框架可能需要數(shù)年的時間，現(xiàn)在迫切需要走上這條道路。以下是需要考慮的四個主要步驟。
（1）通過長期規(guī)劃識別需求
•考慮轄區(qū)的獨特特征和相關(guān)輸入假設(shè)。
•運行能源系統(tǒng)模型，研究需求和發(fā)電，并確定對長時儲能(LDES)容量和持續(xù)時間的需求。
•這些評估還應考慮物理限制，即基礎(chǔ)設(shè)施和許可需求。
•使用情景分析探索不同的途徑。
（2）了解市場的解決方案和利益相關(guān)者的要求
•開展包容性的利益相關(guān)者磋商，并呼吁提供證據(jù)以確定適合當?shù)厍闆r的技術(shù)選擇，從系統(tǒng)角度考慮并考慮更廣泛的可持續(xù)性維度。
•激發(fā)潛在技術(shù)供應商和投資者對機會的興趣和對話。主要利益相關(guān)者包括網(wǎng)絡(luò)和電力公司、能源貿(mào)易商和零售商、項目開發(fā)商以及商業(yè)和工業(yè)電力用戶。
（3）開發(fā)和推出一套互補的政策工具
•在考慮修改現(xiàn)有政策和規(guī)則或創(chuàng)建新政策或計劃時，使用提供的工具箱作為起點。
•開發(fā)一種結(jié)合長期系統(tǒng)規(guī)劃工具、收入支持機制以及直接技術(shù)支持和支持計劃的方法。
（4）審查和修訂政策工具
•定期審查政策，因為技術(shù)成本、基礎(chǔ)設(shè)施挑戰(zhàn)和能源系統(tǒng)更廣泛的發(fā)展將需要改變政策套件，以確保其有效克服障礙并為公共資金創(chuàng)造價值。
•特別密切關(guān)注以某些價格為目標的收入機制，如果缺乏修訂可能導致長時儲能(LDES)部署不足或公共資金使用效率低下。
五、結(jié)論
長時儲能(LDES)委員會在2021年的就職報告強調(diào)了長時儲能(LDES)解決方案在實現(xiàn)凈零電力系統(tǒng)以支持巴黎協(xié)議中規(guī)定的1.5℃路徑方面可以發(fā)揮的作用。該報告還強調(diào)需要適當?shù)臈l件來刺激對長時儲能(LDES)部門的早期投資，并加快資產(chǎn)類別的商業(yè)成熟度。政策制定者、監(jiān)管機構(gòu)和其他利益相關(guān)者在為這些解決方案的出現(xiàn)和兌現(xiàn)承諾創(chuàng)建框架方面可以發(fā)揮重要作用。
政策和監(jiān)管框架將需要結(jié)合不同類型的工具來傳遞長期信號，為所提供的系統(tǒng)服務支付資產(chǎn)，并釋放參與機會。在短期內(nèi)，強調(diào)提高初始項目的可行性將是關(guān)鍵，并且不乏可以為此部署的潛在政策和監(jiān)管工具。此外，這些選項中的大多數(shù)已成功實施，以推進太陽能發(fā)電或海上風電等其他清潔能源技術(shù)。
展望未來，將有多種途徑通向凈零電力系統(tǒng)，由全球獨特的起點塑造。但普遍明確的是，開發(fā)上述支持性框架需要一些時間，而時間對于擴大制造能力和動員新興工業(yè)部門的供應鏈至關(guān)重要。
時間正在流逝，而到2030年實現(xiàn)凈零電力系統(tǒng)對于實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》確立的路徑至關(guān)重要，并在聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)最近的第六次評估報告中進行了分析。最近的地緣政治事件高度重視脫碳能源轉(zhuǎn)型，以此作為應對氣候變化和能源安全的一種手段。如今必須制定和實施監(jiān)管和政策行動計劃，為社會提供長時儲能(LDES)等解決方案來滿足這一雙重要求。
政策制定者和監(jiān)管機構(gòu)可以使用一系列經(jīng)過測試的工具，如果他們調(diào)整這些工具以支持長時儲能(LDES)項目和技術(shù)，他們的行動可以在今天產(chǎn)生影響。上述評估表明，在加速其他清潔能源技術(shù)方面，存在許多具有成功先例的合適且有效的措施。這些機制需要加快部署，并開始到2030年實現(xiàn)可靠安全的凈零電力系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。
（全文完）
原標題：研究報告三：長時儲能政策建模
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