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政策驱动的加州模式
加州是美国清洁能源发展最为激进的州之一。2016年底,加州境内风电、光伏、光热的装机容量已经占到加州总装机容量的20%,其中光伏约占11%。
随着可再生能源比例越来越高,尤其是光伏比例的大幅度提高,其波动性对电网系统的影响也越来越大。2012年,加州独立系统运营商CAISO发布报告,提出在用电处在高峰、而光伏发电降低的傍晚时分,需要大量的柔性辅助服务来平衡系统。
这一动态响应的预测曲线就是加州有名的“鸭型曲线”(DuckCruve)。
图中的曲线表明了加州一天24小时中总能源需求减去可再生能源供应的净需求。在傍晚,随着太阳落山,光伏发电迅速减少,而用电需求却在晚间进入高峰,需要非光伏发电迅速补充。
图中多条不同的曲线代表着不同年份的预测值,位置越低的曲线代表越往后的年份,系统中接入了更多的光伏发电。随着光伏装机越来越高,这个反差越来越大,导致“鸭肚子”越来越深(光伏发电峰值时,非可再生能源发电越来越低),“鸭脖子”越来越陡(傍晚光伏迅速下降,非可再生能源需要更迅速补充)。
2016年,CAISO报告称当前的鸭型曲线已经到了此前2012年预测的2020年才会达到的水平。包括中国在内的其他国家随着可再生能源、尤其是光伏装机比例提高之后,也会面临类似挑战。
为了适应光伏装机大比例提高对电力系统带来的挑战,储能的应用也理所当然地提上了日程。
与英国成熟的电力市场机制显著不同的是,自从21世纪初加州电改出现了大停电之后,加州停止了市场自由化改革步伐,至今仍然是一个监管市场。这也决定了加州发展储能并没有英国成熟的市场机制做支撑,而是依靠政府部门的政策指引,由市场主体去执行。
加州的电力产业结构并未完全分拆,投资者所有的公用事业公司(IOU)是加州发电、配电和售电环节的主要玩家,它们都是垂直一体化的公司。加州有三大IOU,圣地亚哥电气公司(SDG&E)为圣地亚哥和南奥兰治县的360万居民服务,南加州爱迪生公司(SCE)为包括洛杉矶在内的加州中南部的15个县的1500万居民服务,总部位于旧金山的太平洋电气公司(PG&E)为包括旧金山市在内的加州中北部540万居民服务。此外,也有部分公众所有的公用事业公司(POU)开展业务。
在系统运营商层面,加州有独立的电力系统运营商CAISO,负责监督加州电力系统、输电网和电力市场的运营。而在监管层面则略微有些复杂,电力市场、输电网和大坝项目是接受联邦监管的,加州公用事业委员会(CPUC)监管在加州境内开展的投资者拥有的电力和天然气等公用事业项目。
由于这样的市场结构,加州的储能发展以政策引导为主,以三大IOU为主体来实施。
2010年,加州通过了AB2514法案,这个法案是一个战略决策,它要求CPUC制定合适的储能采购目标。
2013年10月,根据AB2514法案,CPUC设置了储能采购框架,为加州三大IOU(PG&E、SCE和SDG&E)设定了到2020年部署1325MW储能的目标。后来,根据AB2868法案,又将2020年的装机容量目标提高了500MW,到2020年储能装机将达到约1.8GW。
CPUC目标采购的商业模式是由三大IOU来主导。这些储能项目由IOU进行竞争性采购,由中标的开发者或承包商供应。而项目的费用会使得IOU提高费率,会传导到消费者能源账单的费用中,由消费者买单。
在政策引导下,到2016年底,1.8GW储能装机目标已经完成了一半。并在今年建成了目前全球最大的两个电池储能设施。2017年1月,特斯拉为南加州爱迪生公司(SCE)的MiraRoma变电所建成了输出功率为20MW,总容量为80MWh的储能系统,成为当时全球最大的电池储能系统。随后在2017年2月,这一纪录就被打破,AES公司为圣地亚哥电气公司(SDG&E)在加州Escondido市部署了输出功率为30MW、总容量为120MWh的储能系统。
由于有着政策引导,加州模式下,通过设定目标,可以实现系统的快速交付。但是对于储能开发者来说,如果在IOU的招标中无法中标,前期的研发投入就很有可能无法收回。此外,IOU主导的招标,也存在审查不足的问题,无法有效激励公司追求电池成本效益和技术创新。与之相比,英国电力市场中的竞价和竞标,能够让储能开放商有更灵活的参与机制和退出机制。
综合来看,目前英国与加州在储能发展的竞赛中领跑,它们有更好的应用案例。两个地区不同的能源产业组织结构决定了二者的政策存在区别,因而也导致储能的商业模式不同。英国私有的、分拆的电力市场给储能的发展提供了竞争机制。而加州由于市场功能欠缺,通过政策激励建成了目前世界上最大的储能设施。
英国储能投资主要是市场驱动,因此投资机会在电力市场中。加州的储能投资主要是政策驱动,因此投资机会与政策、监管决策者和控制资金的公用事业公司紧密相连。二者的最佳组合应该是从政策资金支持的示范项目开始起步,随后过渡到在电力市场中实现稳定的收入。而在多数地方,监管部门还没有想明白应该如何引导储能投资。
(文/Szilvia Doczi Szilvia Doczi为Arup咨询公司能源经济学家,曾在英国国家能源监管机构Ofgem担任高级经理;编译/韩舒淋)
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