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并网的电池储能系统如何实现价值最大化

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 时间:2019-03-12 浏览:

中国储能电站网讯:电池储能系统正以惊人的速度进入电力领域。似乎整个能源行业都在密切关注独立储能选项和可再生能源配套应用的技术、经济和融资障碍。

Salt River公司的储能项目

影响电池储能系统的盈利能力有着4个至关重要的“S”因素:选址(Siting)、规模(Sizing)、堆叠(Stacking)和出价策略(Strategy)。这篇文章中将对这四个要素进行阐述,并为开发和投资界提供了尽职调查分析的起点。

1.选址(Siting)


图1 加利福尼亚州南部地区储能系统的价格上涨

对于电池储能系统来说,其价格不断上升。电池在波动的实时能源市场中套利,低买高卖。输电阻塞和高负载需求一直是价格波动的重要因素。现在,储能系统增加了进一步的倍增效应,增加了预测误差的影响,为高度波动的市场价格创造了一个完美的环境。

随着加利福尼亚州能源不平衡市场(EIM)扩大到美国西部的大部分地区,节点波动对进入加州独立系统运营商(CAISO)等新地区的交易越来越重要。当然,市场力量(例如输电扩容、用户侧发电、车辆电气化和新负荷)将导致供需关系的持续变化。但是,由于可再生能源难以预测其扩张行为,成为主要的供应资源服务负荷,相信反映灵活发电的基本需求的价格波动将长期存在。

图2加利福尼亚州节点系统的“热图”

图2是加利福尼亚州节点系统基于2015-2017年电气拥塞持续性的“热图”,可以衡量电力价格波动。正如预期的那样,人们看到城市地区周围出现与电气拥塞相关的波动,而且该州的内陆地区也有大量的可再生资源供应和减少的负荷。在供应或需求受限区域内的节点价格分析代表了有价值的初始屏幕,但仍需要与土地成本、选址和其他考虑相结合才能找到最佳位置。

2.规模(Sizing)

电池的规模可能会令人困惑并且经常被误解。功率输出和持续时间通常相乘以计算电池容量。然而,具有4小时持续时间(容量20兆瓦时)装机容量为5MW的电池储能系统将具有与1小时持续时间的装机容量为20MW的电池储能系统,或30分钟持续时间的装机容量为40MW的电池储能系统相比,具有非常不同的经济性。

图3加州独立系统运营商(CAISO)实时市场SP15,2018的5分钟和15分钟价格峰值

针对波动性实时市场的关键因素是价格峰值的数量和持续时间。由于实时市场相对较快地找到平衡,大多数价格峰值只会持续很短时间。

区域市场规则也是主要的输入。加利福尼亚州有两个实时市场,分别是5到15分钟。在加利福尼亚州,这两个实时市场只是适度相关。一方的波动性并不预示另一方的波动性。例如,在2018年,SP15节点的5分钟和15分钟实时市场的峰值仅在22%的时间内重叠。

3. 堆叠(Stacking)

独立或成对电池储能系统可以使用4个主要沙箱,由2×2矩阵表示:实时调度与能源和辅助服务市场交叉参考。辅助设备进一步细分为更小的类别。例如,在加州独立系统运营商(CAISO)的沙箱中,建立了四个辅助产品市场:上调、下调、柴油发电和非电池储能系统。电池储能系统的投资应基于最大化电池容量增量收入的策略,代表电池位置、规模和投标策略的分析整合。

然而,其优化是复杂的,例如套利机会的原因,预测错误,转化为缺乏完美的远见。尽管如此,机器学习的进步已导致价格飙升概率的预测得到改善。其含义是,良好的分析和数据捕获可以增加选择最有利可图的市场参与的几率。

图4每个电池增量的收入示例

图4为加利福尼亚州市场的客户进行的分析提供了见解。在这种情况下,较短持续时间的电池可以最大限度地提高每个单位容量的调节和能源市场的收入(包括极低的充电价格和极高的放电价格)。

虽然每个电池投资都是独一无二的,但基本分析表明,实时能源市场收入将是收入组合中最有价值的组成部分。正如美国劳伦斯伯克利实验室最近预测的那样,随着可再生能源渗透的进展,一些市场预期辅助服务价格会上涨,但与能源市场相比,辅助服务市场的数量非常少。辅助市场可能迅速饱和,几乎没有机会获得新的灵活资源。相反,模型显示,通过捕获低价格充电和实时市场不稳定的价格峰值放电实现电池价值最大化,从而创造一个强大的套利机会,随着时间的推移,由于预测量大得多,将持续一段时间导致实时波动的错误。

4. 出价策略(Strategy)

一旦电池投资完成,就可以将可用的收入来源实现货币化。出价策略将在季节性甚至每周变化。例如,在春季和秋季,由于实现太阳能产量的预测误差,电池利润可能与吸收负价或极低价格有关。

图5高价和低价的峰值

利润最大化将取决于几个主要因素:天气因素、价格波动的短期(1-2天)预测、实时市场状况和当前电池充电状态的持续评估,以优化第二天和下一小时的能源和辅助出价。

采用捕捉电池价格波动工具,可以了解对可变能源的日益依赖。但良好的分析将是使用这些工具最大限度地提高效率。

关键要点:

•电池储能项目的选址应利用市场价格动态,特别是由可再生能源推动的波动性增长,这在负荷中心附近最为一致。

•能源和辅助设备之间的共同优化以及日前和实时显著增加了储能系统的价值

•实时调整的智能出价策略是实现运营项目最大收益的关键。

关键字:电池储能系统

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