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北控智慧能源牛博:海外储能调频案例与经济性分析

北极星储能网  来源:北极星储能网    2019/5/19 23:04:34  我要投稿  

北极星储能网讯:储能在英国电力市场中的应用主要有五种服务:容量市场、电力市场、平衡服务、辅助服务,容量市场是2013年英国开启第四轮电力市场改革以后引入的一种新的机制,引入这个容量市场机制的目的,在于确保电力的安全供应,容量市场的建立将鼓励更多的投资以替换老旧的发电站,同时也为间歇性的可再生能源发电提供支持。

——北控智慧能源投资有限公司牛博

聚焦“技术应用双创新,规模储能新起点”,通过组织主题演讲、展览展示、创新大赛、专题研讨、项目考察、新品发布、技术交流等多种活动,多维度精准对接全球储能市场与应用,助力中国储能企业与国际接轨,为储能企业搭建与政策制定者、规划者、电网管理者、电力公司、能源服务商的交流互动平台。2019年5月18-20日,中关村储能产业技术联盟、中国科学院工程热物理研究所举办“ESIE2019储能国际峰会暨展览会”,北极星储能网、电力头条APP全程直播。

在主题论坛4:“储能参与与辅助服务市场(现货市场)价值实现”论坛上,北控智慧能源投资有限公司牛博分享了海外储能调频案例与经济性分析。

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以下为发言实录:

北控智慧能源投资有限公司牛博:跟大家分享一下我们公司对储能在英国电力市场中应用的一些分析,也非常感谢会务组能给我们这次机会。

英国储能发展现状及趋势。

从1989年起英国分四个阶段:

发电、输电、送电、配电四个环节进行了电力市场改革,引入了私有化,去管制华,建立了公平、透明和相对开放的电力市场,第一阶段电力市场改革1989-2000年,这一阶段标志性成就在于中央发电局的拆解和1990年3月31日成立了国家电网公司,创建了强制性电力库,电力零售市场开始体现。

第二阶段电力市场改革,以2001年3月27日新电力市场模式(NETA)正式施行,这阶段95%以上的电力交易通过双边合同进行确定的,而不是以往的由电力库进行统一买卖的模式。

2005年至今英国将NETA模式在全不列颠范围内,将苏格兰引入NETA模式,并建立了英国电力交易和输电模式。2013年12月19日发布的英国电力市场改革方案白皮书。在新的电力市场改革体制下,为清洁能源以及储能的大规模的发展奠定了基础,也提供了契机。

从2016年巴黎协定中可以看出欧盟承诺到2030年将温室气体排放量,在1990年的基础上减少至少40%,将全球的气温控制在工业化之前,不高于工业化之前2摄氏度以内。在《2008年气候变化法案》中英国承诺到2050年将气温气体排放量减少到1990年的20%。图中绿色的线段是英国要实现上述目标需要遵循的碳排放量的变化曲线。但是如果我们只采取目前的这种政策,未来一段时间碳排放量的变化将沿着红色的曲线下降,二者之间还是会有相对可观的差距。

数据显示2017年英国二氧化碳排放量较2016年下降了3%,与2010年相比排放总量减少了约1.41亿吨。2017年实现1200万吨碳排放的减排总量中,通过发电实现的减排占比78%,发电带来的碳排放强度的下降由可再生能源的创记录贡献和化石燃料对碳排放的贡献降至历史低点所推动的。

为了实现2050年将温室气体排放量减少到1990年20%的目标,未来英国将部署更多的可再生能源发电,据预计,到2040年,英国的可再生能源装机容量将增加133%。伴随着可再生能源装机容量的增加,英国需要部署更多的灵活性服务,比如说储能还有需求侧响应等更为灵活性的服务,以保证电力供应的安全、可靠,未来一段时间到2040年储能的预计装机容量将达到5GW。现阶段英国市场上的储能的装机容量大概在1GW左右,2018年建成并且投产了大概700兆瓦左右,电池储能资产目前大部分都是一些国际或者英国当地知名的公司。

储能在英国电力市场中的应用主要有五种服务:

容量市场、电力市场、平衡服务、辅助服务,容量市场是2013年英国开启第四轮电力市场改革以后引入的一种新的机制,引入这个容量市场机制的目的,在于确保电力的安全供应,容量市场的建立将鼓励更多的投资以替换老旧的发电站,同时也为间歇性的可再生能源发电提供支持。容量市场现阶段主要分为T1容量市场和T4容量市场,T1容量市场在中标后第二年实现交付,合同期限1年,新建机组中标后第四年交付。

下图是容量市场的价格形成机制,通过招标确定统一的市场出清价格,所有的中标者加上统一的市场出清价格一次出清,右边表格汇总了自2014年开始的T4招标以后,每年中标的历史价格,前三年分别在20磅每千瓦每年左右,但是2021年-2022年价格骤降到了8.4磅每千瓦每年,现在容量市场,去年的时候,因为容量市场机制设置对于某些需求侧响应的服务商而言,在机制上有一些存在部分不公平的现象,目前英国的BERS部门已经把这个容量市场暂停了,正在进一步完善容量市场的机制。预计在今年7月份会开启新一轮的T1合同的招标。

储能在英国电力市场上可以参与的电力辅助服务主要为频率响应、容量储备、无功调节和系统安全四个方面,其中电池储能主要参与固定频率响应的动态频率响应,英国果实电网下属的ESO定期公布英国未来一段时间内的调频需求,并且每个月都会举行招标。中标者可以针对未来某一个月甚至某连续的24个月,全天或者一天中的特定时间段分别进行投标,中标者需要按时实现容量的交付,并且与国家电网按投标价格进行结算。

FFR主要可以分为三类服务,分别为:一级低频响应、二级低频响应和高频响应。下面这张表是英国国家电网总局的某一个月份的投标和中标情况,在这个表里详细的描述了中标的公司名、资产名、技术形式还有中标的时间段和中标的服务周期。如果大家有兴趣的话,可以在英国国家电网上将往届的FFR招标情况汇总表下载下来,以供分析。

FFR目前市场规模大概在800兆瓦左右,随着可再生能源尤其是风电装机容量的提高,预计到2035年容量将达到1.6MW。相比于传统的清洁能源,在调频服务方面更具有优势,所以根据预计,在2020年左右,电池储能将逐渐占据主导地位。

电池储能可以参与的其他的辅助服务,包括增强型频率响应、快速储备和短期运行储备,EFR只有一轮,总共中标容量大概在1.7GW左右,中标单价在9.44英镑/千瓦/小时。下面这张图汇总了各类辅助服务的平均价格,从图中可以看出FFR动态频率响应的价格,相对于其他服务而言是比较高的,如果我们能保证项目在中标FFR服务的话,项目的收益率会非常好。

这是2017年价格的情况,但是现阶段FFR中标价格已经降到10英镑/MW/h,预计价格还会进一步下降。

储能参与电力批发市场,利用国内电价差套利的商业模式,电力批发市场是电力生产商与电力供应商之间主要的交易途径,分别分为日间电力交易和日前电力交易。电力生产商和电力供应商需在电力中心分别申报每半小时的产量和需量,电力交易中心将按照报价确定出清顺序,并确定统一出清价格,按约定的时间,顺序和统一的出清价格实现电价的交付,随着可再生能源装机尤其风电装机容量上升,未来电价差有进一步扩大的空间。

平衡机制作为电力市场交易的一种补充,它主要用于满足电力传输系统实时平衡,参与者需要在电力市场交易关闭,也就是说电量交付前一个小时,至电量交付前的一段时间内,也就是说一个小时的时间内,在电力交易中心申报多发/少发的电量及对应的价格,并按申报价格从高到低依次排序,无法顺利出清的容量将被用来计算净不平衡容量及不平衡费,所有导致系统不平衡供应商将按照不平衡容量被收取一定的平衡服务费。

随着可再生能源装机尤其是风电装机容量不断提高,英国的电网越来越呈现北电南送的格局,从苏格兰等风电资源丰富的地区向英格兰南部负荷中心输送的格局,长距离输电造成了比较可观的电力损耗,同时增加了电力分担,因此英国国家电网对于给输电和配电带来过大负担的电力生产者和电力消耗者分别征收一定的费用,并将费用补贴给建立在负荷中心周围可以有效缓解电网负担的分布式电源。嵌入式效益中最主要的收益是来自于Triads。以上这五种商业模式是储能在英国市场上的主要的几种,经济性比较好的商业模式。因为他们在时间上存在一定的差别,我们可以将这几种商业模式有机的整合起来,我们提出如下的商业模式。我们在每年11月至次年二月,仅参与夜间的调频服务,日渐我们参与电力市场交易平衡机制和Triads。在3月至10月参与全天调频服务,这么做的优点在于现阶段调频服务的单价依然较高,参与全天调频服务可以获得较高的收益。冬季的时候,英国的电价差相对较大,我们参与白天的电力市场交易,同时去捕获Triads的价格,我们可以获得相对稳定,也是相对较高的收益,这么做的缺点在于英国在日间调频的需求远远低于夜间的调频需求。

我们提出如下模式,全年12个月全部仅参与夜间调频机制,日间参与参与电力市场交易及平衡服务,这么做带来的坏处是这么做的收益远远低于上一种交易模式。夜间调频需求较高,竞标情况相对乐观,这是好处。

(以上内容为北极星储能网根据速记内容整理,未经嘉宾审核)

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