中国储能网讯：5.容量价值  

（1）混合部署项目的容量贡献小于其各部分的总和  

混合项目的容量贡献因地区而异，并取决于配置和运营限制。伯克利实验室开发了一种简单的算法来计算混合部署项目的容量信用，适用于探索性分析。共享混合项目基础项目可以降低成本，但可能会降低容量价值。  

（2）容量认证对于混合部署项目至关重要  

电力系统需要足够的发电容量来满足峰值电力需求，通常远高于平均需求。可变的可再生能源有助于满足这一需求。然而，由于需求模式的变化，它们的贡献随着渗透率的增加而逐渐减少，这对电力脱碳构成了障碍。而将可再生能源发电设施与储能系统配套部署可以缓解这一挑战，从而为更可靠的清洁能源提供途径。而市场运营商和公用事业公司正在定义混合部署项目如何有助于实现资源充足性目标。

（3）需要新的方法来轻松评估混合部署项目的相对容量贡献  

确定单个资源容量信用的广泛信任的方法（例如有效承载容量）依赖于数据密集型和复杂的概率模型。使用这些模型，很难在各种配置、操作限制、区域和场景中探索容量贡献的变化。伯克利实验室开发并验证了新的近似方法，而这些方法非常适合探索混合部署项目的容量认证如何在不断发展的电网中发生变化。  

（4）混合部署项目的容量贡献并不是各部分的总和  

混合部署荐通常在各种能源组件之间共享基础项目或引入新的运营限制。共享基础项目（包括逆变器或与电网的互连）可能会导致对有限容量的竞争，从而降低混合部署项目中各个元件容量总和的贡献。当可再生能源设施发电的时间与高可靠性风险时期一致时，这一点最为明显。如果在可再生能源发电量较低的期间出现高风险时期，运营限制（例如储能系统只能从可再生能源发电设施充电）同样会降低容量贡献。

图8.不同持续时间的电池储能系统、太阳能发电设施和混合部署项目之间的容量信用比较  

6.辅助服务  

（1）辅助服务市场对混合部署项目来说是一个有价值但短暂的选择

伯克利实验室的分析表明，至少在美国某些地区，混合项目可以从辅助服务(AS)市场中释放出巨大的价值。但辅助服务市场可能会因目前处于互连队列大部部署电池储能项目而趋于饱和。对于风力电+储能项目以及太阳能+储能项目所有者来说，期望额外的辅助服务(AS)收入来抵消能源和容量价值的下降可能是一种冒险的策略。  

（2）辅助服务条款可以为混合部署项目提供额外的市场机会  

随着风力发电和太阳能发电在发电系统中的占比越来越大，人们对通过参与辅助服务(AS)市场使这些资源能够为电网提供额外的可靠性服务越来越感兴趣。这一机会可以为混合部署项目所有者提供额外的收入来源，以抵消因太阳能发电和风力发电渗透率提高而导致的能源和容量价值下降。它还可以为电力系统运营商提供低成本的可靠性服务，以及解决系统限制的新工具。  

（3）辅助服务市场显著提高了混合部署项目的收入  

根据研究，仅相对于能源市场而言，参与辅助服务市场和能源市场的混合部署项目所有者将获得额外收入。而在研究中专注于监管储备市场，这些市场通常在辅助服务产品中价格最高。研究发现，参与监管市场可为混合部署项目带来1/MWh至33美元/MWh的额外收入（增加1%～69%）（如图9所示）。  

图9.太阳能和风能混合项目的辅助服务增量收入(美元/MWh)  

（4）ISO/RTO可以区分辅助服务产品以优先考虑混合部署

单独的向上和向下调节产品之间的区别可以使风电设施、太阳能发电设施和储能项目更有效地提供调节储备服务。独立系统运营商(ISO)和区域输电组织(RTO)应首先优先考虑混合项目在辅助服务市场的参与，然后考虑独立部署的风电设施和太阳能发电设施如何参与。  

（5）辅助服务市场相对薄弱  

供应增长可能导致市场饱和和辅助服务价格下降，即使在独立部署和混合部署项目增量价值较高的地区也是如此。2017年，独立系统运营商(ISO)和区域输电组织(RTO)平均采购了约60～800MW的调节储备服务。相比之下，截至2021年底，独立系统运营商(ISO)和区域输电组织(RTO)在其互连队列中拥有超过289GW的独立部署和混合部署的储能系统，而调节储备需求只有4.8GW。  

7.市场参与  

（1）混合部署项目可以更灵活地参与电力市场  

混合项目的多种配置增加了电力市场招标和调度的机会和复杂性。可再生能源开发商将能够评估将混合部署项目作为单个单元或作为具有不同功能的多个部分运行的风险和回报。电网运营商可能会找到新的方法来利用混合部署项目来保持可靠性。美国联邦能源管理委员会(FERC)只发布了尚未针对混合资源的储能规则。  

（2）正在考虑两种高级市场参与模式  

混合部署项目可以作为单一的、完全集成的资源或单独但位于同一地点的资源与批发电力市场交互。作为一种综合资源，混合项目运营商在开发市场投标时必须预测风力发电量或太阳能发电量，并管理其配套的电池储能系统。作为单独的资源进行管理，批发市场运营商将实施方法来管理电池储能系统的调度和风力发或太阳能发电的可变性，同时考虑任何耦合约束。  

（3）ISO/RTO继续致力于模型细节  

在没有美国联邦能源管理委员会(FERC)对混合部署项目的参与做出裁决的情况下，电网运营商已启动利益相关者程序，以制定与混合相关的定义和商业实践。信息图2概述了市场接口（蓝色箭头）——其中可能包括市场投标、预测、互连要求和/或运行参数，即使电流最终相同（橙色箭头），它们也可能在模型类别中有所不同。美国电力研究院和伯克利实验室确定了电网运营商面临的许多挑战，他们需要知道会发生什么，因为混合部署项目项目可能会根据市场情况从电网电力的批发卖家转变为电网电力的买家，这可能对资源规划、预测和市场力量缓解产生重大影响。  

（4）开发商偏好参差不齐  

开发商和市场运营商将评估每种模型的成本和收入影响。目前，单独但位于同一地点的模型是加利福尼亚州最受欢迎的选择。然而，如果混合部署项目旨在遵循批发市场价格以外的调度信号（例如减少高峰负荷、激励计划支付或弹性收益），混合部署项目项目所有者可能会青睐完全集成模型提供的高度自治。监管机构应努力保持参与的灵活性，以刺激创新。  

8.运营  

（1）混合部署项目系统的电力系统价值取决于它们的运行方式

除了技术特征和位置之外，太阳能+储能项目的运营策略是其市场价值的关键驱动因素。伯克利实验室使用经验数据来分析不同电池储能系统调度选择的价值影响。随着混合部署项目行业的发展，需要了解普遍的电池充电和放电信号，并将相关激励结构与电网需求保持一致变得越来越重要。  

（2）并非所有大型太阳能+储能项目都关注批发价格信号  

太阳能+储能项目的行为模型通常假设项目运营商优化电池储能系统使用以获得批发市场收入。但在研究美国各地混合工厂的经验调度数据之后，发现只有少数在2020年运营的太阳能+储能项目主要关注批发市场的价格信号。与其相反，特殊储能激励计划（如SMART）的参与者关注激励支付的时间（见图a），负荷服务实体试图减少其对容量和输电需求费用的风险（图b），以及能源消费者优先考虑弹性和公用事业账单的最小化。这些替代商业模式可以为太阳能+储能项目运营商带来更高的收入，但不能从电网的角度优化储能调度，并且有时将会阻碍电网收益。  

信息图2.混合资源参与模式的范围  

（3）合同要求会限制太阳能+储能项目的灵活性，从而妨碍优化调度

对太阳能+储能项目的电力采购协议(PPA)的抽样发现，通常会对电池储能系统的运行施加许多限制，例如限制每年（或每天）的充放电次数、充电状态要求以及放电深度限制，甚至谁控制调度（买方与卖方或在某些情况下共享）。尽管这些限制大多源于电池保修和管理退化，但它们仍可能导致储能系统的调度偏离基于批发电价信号的最佳状态。

图10.激励参与者（左）和峰值负载降低者（右）的经验（上部）与市场优化操作（下部）和价格信号  

（4）使用用户侧储能系统来最大限度地提高太阳能发电设施的自消费几乎没有市场价值  

净计费电价已成为净计量的主要继承者，为输出到电网的太阳能发电提供了减少的补偿。这种安排鼓励太阳能发电设施客户配套部署电池储能系统，以便将太阳能发电转移到可以自用的时间。对于最近的历史市场价格，研究表明以这种方式运行储能系统实际上不会对大容量电力系统产生任何价值。相比之下，如果运营以优化其市场价值，则储能系统的潜在年价值为16美元/kWh至33美元/kWh。  

9.分布式混合部署项目  

（1）客户现场的太阳能+储能项目的增长提供了新的机遇  

在美国到2020年累计部署的所有电池储能系统中，30%是用户侧储能系统(以装机容量计算)，其中大部分与太阳能发电设施配套部署。利用通过其年度追踪太阳报告收集的数据，伯克利实验室描述了这个新兴市场的主要趋势。  

（2）住宅太阳能发电设施配套部署储能系统的比例稳步上升，但非住宅市场的增长幅度不大  

住宅太阳能发电设施配套部署储能系统的比例一直在稳步增长，但仍占市场的一小部分，占2020年安装的美国住宅太阳能发电设施系统的6%（如图11所示）。而在非住宅市场，2020年安装的太阳能发电设施系统中只有2%配套部署储能系统，因为这些客户更有可能独立部署电池储能系统。在住宅和非住宅市场中，夏威夷州因其净计量改革而独树一帜，激励更多的太阳能发电设施配套部署储能系统。加利福尼亚州的住宅客户可能会通过为防止森林火灾风险而实施的断电以及该州政府的激励措施来增加电池储能系统的部署。  

（3）住宅太阳能+储能项目规模越来越大  

大多数住宅太阳能+储能项目通常会部署一个5kW的电池储能系统，持续时间大约2小时。然而随着客户寻求更大的备用电源，住宅太阳能+储能项目规模越来越大。非住宅市场中的系统配置更加多样化，对于2020年安装的住宅太阳能+储能项目，其平均规模约为100kW/200kWh。  

（4）住宅太阳能发电设施安装商比非住宅太阳能发电设施安装商更广泛地接受储能系统  

大约一半的住宅太阳能发电设施安装商部署太阳能发电设施+电池系统，而非住宅太阳能发电设施安装商只有17%。尽管如此，住宅市场仍然高度集中。相比之下，非住宅市场随着时间的推移变得不那么集中。  

（5）住宅太阳能+储能项目的价格呈上涨趋势  

为用户侧太阳能系统配套部署储能系统会使总部署价格增加约1000美元/kWh，其价格范围为700～1300美元/kWh。对于典型的住宅太阳能+储能项目，这比独立部署的住宅太阳能发电设施增加了大约30%的成本。在部署住宅太阳能+储能项目数量最多的住宅安装商中，近年来安装价格平均值和报告的储能成本有所上升，反映出随着需求持续增长，而供应链受到限制。

图11.住宅和非住宅太阳能发电设施配套电池储能系统的比例  

10．未来发展研究  

（1）未来将如何发展？混合部署项目研究的优先领域

虽然混合部署项目为缓解可再生能源发电设施的间歇性挑战提供了机会，但其相对新颖性意味着需要研究以促进整合和促进创新。伯克利实验室正在进行的工作侧重于混合估值、市场规则开发和客户弹性机会等主题。这项研究的最终目标是支持与混合部署项目部署相关的私营和公共部门决策。  

（2）需要更多的研究来了解混合部署项目的潜力  

由于结合能源存储或转换技术以及多种可再生能源的复杂性，评估混合部署项目的优势和局限性具有挑战性。项目开发商、系统运营商、规划者和监管者将受益于更好的数据、方法和工具来估计混合部署项目的成本、价值和系统影响。混合部署项目给电力系统带来了新的风险和新的机遇。  

（3）美国能源部(DOE)确定了三个高度优先的混合部署项目研究主题  

美国能源部最近发表的一份名为《混合能源系统：协调研究的机会》报告确定了混合部署项目研究和开发的近期机会领域（信息图3）：技术开发商可以开发和展示新的硬件和软件，以实现混合部署项目的共同优化资源。市场、政策和法规研究可以制定框架，以确保混合项目的有效投资和运营。这两个研究领域都支持量化电力系统中混合项目成本和收益的精细估值方法。

信息图3. 混合部署项及其相互依赖研究的优先领域概述

（4）伯克利实验室正在进行的研究侧重于“估值”和“市场、政策和监管”主题

伯克利实验室将研究市场设计如何影响混合项目调度、系统可靠性和未来电力系统的整体经济效率，并研究混合能源部署如何响应输电拥塞而发生变化。计划评估在长期和短期停电期间为电力终端用户提供备用电力的用户侧太阳能+储能项目的能力。除了有针对性的分析，还将继续跟踪和研究混合部署项目的发展趋势。