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了解太阳能如对市场价格产生影响的各种因素
在这篇文章中，我们将通过太阳能的几个方面来了解它如何以及何时影响电价，特别关注德国和西班牙。该分析的目的并非详尽无遗，而是提供基本要素，以增强对太阳能对电力市场价格影响的理解。
为什么我们需要关心太阳能？
多份报告证明，太阳能发电正在经历快速增长。SolarPower Europe 最近发布的欧盟 2023-2027 年展望强调了太阳能行业明显的积极趋势。报告来看:
根据中期情景，从绝对值来看，2024 年至 2027 年新增装机容量将达到 313 GW 到 2027 年底光伏总装机容量将达到 576 GW。这意味着, 四年内欧盟太阳能发电量将比 2023 年底运营的 263 GW 增长 119%
即使这些值是直流侧功率数值，与 4 月至 10 月太阳能高峰月份期间的欧盟负荷相比，它们确实是非常引人注目。通常，在这几个月的阳光照射时间内，欧盟的平均负荷在 270 至 300 GW 之间。值得注意的是，以直流值表示的太阳能容量最早将在 2024 年超过这几个月的平均负荷。
欧盟 2023 年的月平均负荷
太阳能发电的预期增长不仅限于欧洲；它延伸到全球。根据国际能源署的数据，他们的主要预测预计 2023 年至 2028 年间公用事业太阳能和分布式太阳能新增容量将分别增加 1525 GW 和 1140 GW 。这标志着与上一时期相比大幅增长（ 2017-2022年），公用太阳能和分布式太阳能分别仅增加了 502 GW 和 366 GW)
全球太阳能容量加速增长（深蓝色和浅蓝色条）
为什么太阳能会影响市场价格？
需要掌握的一个重要方面是市场价格的形成，特别是在欧洲，其关键机制是日前市场。每天都会进行拍卖以确定第二天的每小时价格，由于互联限制，欧洲大陆被划分为多个区域。
这些拍卖取决于需求曲线和供给曲线的交点。供给曲线是发电商提供的价格组合，由其资产的边际成本决定。值得注意的是，太阳能和风能等边际成本接近于零的可再生能源，随着其在市场上的存在增加，对价格产生下行压力。
（非常）低价何时出现？
由于市场价格由所选的最高出价决定，风能和太阳能的边际成本接近于零，有助于降低市场价格。另一方面，依赖于水电和核电的机会成本，可能采用复杂的招标策略，引入额外的动态因素。化石燃料发电机通常会产生主要与燃料和碳费用相关的边际成本。虽然这种解释提供了一个简化的概述，但重要的是要承认，实际上，各种因素可能会影响投标策略，从而影响最终的市场价格。
考虑到这些因素，剩余负荷和最终市场价格之间出现了很强的相关性。剩余负荷定义为负荷减去风能和太阳能来源的贡献。
在下图中，我们介绍了 2023 年欧洲最大投标区域德国的情况。1个点代表一年中的一小时。X 轴是该小时的剩余负荷，Y 轴是日前市场的每小时价格。,
市场价格与剩余负荷密切相关
对于西班牙来说，剩余负荷与日前价格之间的关系也相对较强。对于这两个国家，我们观察到剩余负荷为负的时间，这意味着风能和太阳能的覆盖量超过了实际需求。
每小时的市场价格也与西班牙的剩余负荷密切相关。
太阳能分布和市场价格 - 德国
现在，让我们看看一年中太阳能的分布情况。我们在此展示 2023 年德国的结果。下图显示了按月的平均小时分布。值得注意的是，12 月 和 1 月太阳能发电量较低，2 月份已观察到明显改善。然而，仅在4月~9月期间才能持续达到可观的发电水平。
汇总每月发电水平后，所得分布如下所示。值得注意的是，最高产月份（即 7 月）的发电量比最低产月份的发电量高出约九倍，凸显了这些纬度地区的显著变化。
这种生产模式反映在市场价格中，如下图所示，描绘了 4 月~ 9 月的平均日前市场价格。太阳能的影响是显而易见的，阳光照射时段市场价格普遍较低，形成典型的“鸭子曲线”。
当关注一周中需求最低的一天（即周日）时，对市场价格的影响变得更加明显。值得注意的是，给定月份内周日市场价格的平均值仅基于 4 或 5 个数据点。值得注意的是，7 月份表现突出，很大程度上是由于 7 月 2 日星期日的一个特定事件，当时价格暴跌至 -500 欧元/MWh 的最低值。
周末期间观察到的价格下降可归因于需求下降，导致类似可再生能源输出的剩余负荷相对较低。下图显示了德国每月基于星期几的负荷分布。出现了一种明显的模式，周末的负荷较低，周六和周日分别占工作日观察到的负荷的 86% 和 80%。此外，该图还突出了季节性变化，与夏季相比，冬季的负荷更高。
此外，能源危机后总体需求的减少使得太阳能的影响力更大。2023年总负荷为457太瓦时,比2022年（483太瓦时）减少5.4% 。
太阳能发电和市场价格 - 西班牙
西班牙表现出与德国截然不同的模式。事实上，曲线的顶部相对平坦，这可能可以用不同的因素来解释，例如具有超大规格的公用事业规模项目的比例较高或更多高发电水平的太阳能削减。此外，有趣的是，太阳能发电永远不会为零，因为西班牙有一些聚光太阳能发电厂。
因此，西班牙和德国之间的每月总数差异很大。4月~9月，西班牙太阳能发电量平均每月约4 TWh，其中7月和8月略有改善。值得注意的是，西班牙表现最高的月份的产出仅比产出最低的月份多出三倍，而德国则相差九倍。
如下图所示，就市场价格而言，明显的影响是显而易见的。尤其是四月和五月，价格下降的影响尤为明显。
当特别关注周日时，影响会变得更加明显。值得注意的是，西班牙日前市场并未出现负价。
通过检查平均负荷，我们发现周末，尤其是周日，需求较低。然而，每月分布与德国不同，负荷保持相对稳定的水平，类似于冬季需求。只有在季节中期我们才会观察到较低的负荷。较高的夏季负荷可能会导致在此期间太阳能发电更加明显，这可能是由于弃电减少（假设有待验证）。
值得注意的是，已经确定了西班牙进一步增长的潜在限制：
尽管西班牙保持了第二大太阳能市场的地位，但与 GMO 2023 相比，我们大幅下调了太阳能预测。目前预计该国到 2027 年并网容量将达到 46.6 GW，比 2023 年 6 月的预期减少 26%。自用部分的挑战、许可证处理的延迟、电网限制，以及最重要的是，在缺乏适当的灵活性部署的情况下太阳能捕获价格下降的威胁，使我们对前景更加谨慎。
相对影响
预计欧盟的太阳能发电量将在短短 4 年内翻一番，显然这对电力市场的影响将是巨大的。虽然这篇文章专门关注作为欧洲电力市场支柱的日前市场，但重要的是要认识到太阳能的影响将扩展到电力市场的其他方面，如以下关于影响的文章所示 aFRR 上一个阳光明媚的日子。
然而，正如 Niels Bohr 所说：“预测非常困难，尤其是有关未来的预测。”，存在重大未知因素，使得对太阳能对市场价格影响的任何长期预测都相当棘手，例如：
电池的出现是一个至关重要的因素。随着更便宜的电池即将出现，有可能缓解“鸭子曲线”并吸收部分剩余能源。然而，值得注意的是，电池不太适合解决德国夏季/冬季的变化。
要求灵活。在整个欧盟，随着动态费率的引入和智能电表的推出，需求将变得更加灵活。
需求增加。脱碳过程需要提高我们能源需求的电气化程度，例如电动汽车和供暖。
尽管如此，我们相信，至少在未来几年，太阳能的加速发展将超过这些因素的综合影响。正如上一篇文章所强调的t，对市场价格的潜在影响可能成为太阳能发电持续快速扩张的重要限制因素，至少在其他趋势发挥作用之前是这样。
