分布式太陽能發(fā)電+電能儲存系統(tǒng)何時何處能開始比傳統(tǒng)電力公司服務更有價格優(yōu)勢
報告執(zhí)行摘要
分布式發(fā)電，尤其是太陽能光伏發(fā)電正在迅速發(fā)展，其價格也越來越便宜。分布式儲能技術同樣在迅猛發(fā)展，這主要歸功于電動汽車應用所帶來的電池大規(guī)模的生產。太陽能發(fā)電已經開始侵蝕一些電力公司的電量銷售和收入，如果將太陽能發(fā)電和電池技術結合起來，情景將會怎樣？兩者結合后，電網對許多用戶來說，就變得可有可無。因為，光伏加儲能系統(tǒng)既能保證供電的穩(wěn)定性，其價格相比于電力公司的零售電價而言，也會更便宜、更具競爭性。安裝太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)相當于為用戶提供了一個“裝在盒子里的電力公司”，用戶可以用其輔助甚至取代傳統(tǒng)電力公司提供的電力服務。
這個“裝在盒子里的電力公司”給傳統(tǒng)電力公司帶來了與以往完全不同的全新挑戰(zhàn)。太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)使得電力用戶能夠徹底甩掉他們曾經依賴的電力公司，而諸如太陽能光伏發(fā)電和不具備儲能設施的分布式資源、雙向電表和種類繁多的節(jié)能技術等其他技術在一定程度上依然依賴電網。
值得注意的是，一些地區(qū)已經實現(xiàn)了太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)的電網平價，對其他地區(qū)的數(shù)百萬美國電力用戶來說，平價的太陽能發(fā)電+儲能系統(tǒng)也即將到來。而這一切將會發(fā)生在集中式發(fā)電和輸電系統(tǒng)規(guī)劃30年經濟壽命到達之前。此類平價的發(fā)生及其可能引發(fā)的電力用戶脫網，可能會令電力公司陷入其負擔的固定資產成本越來越高的困境。即便在用戶大規(guī)模脫網的情況發(fā)生之前，早期脫網用戶數(shù)量的增多也會觸發(fā)電力公司售電量和電價間的惡性循環(huán)，售電量的下降伴隨著電價的攀升，進而使太陽能發(fā)電+電池儲能的脫網系統(tǒng)更具吸引力，電力公司的傳統(tǒng)商業(yè)模式被迅速削弱。
這一切將在何時發(fā)生？本報告分析說明了美國不同地區(qū)的用戶在保證不增加其用電成本且不降低其供電穩(wěn)定性的情況下，何時能夠選擇繞過他們所依賴的電力公司的問題。報告指明了各地區(qū)的電力公司需要以多快的速度改變其經營模式從而避免損失業(yè)務的風險。在這個新的市場現(xiàn)狀中，電力公司和監(jiān)管部門為適應新商業(yè)模式面臨的壓力和挑戰(zhàn)越來越多，一種截然不同的競爭格局應運而生。 因此，電力公司必須參與到幫助設計新的商業(yè)模式、收入模式和監(jiān)管模式的過程中來。
我們集中分析了五個美國具有代表性的地區(qū)（即紐約州、肯塔基州、德克薩斯州、加利福尼亞州和夏威夷州）。這些地區(qū)涵蓋了一系列影響因素，如太陽能資源的潛力、零售電力公司的電力價格和太陽能光伏發(fā)電市場普及率等，同時分析也考慮了各個地區(qū)商業(yè)和居民用戶的負荷特性，使用了不同的負荷曲線。在對多種分布式能源技術進行分析之后，我們集中分析了太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)。因為這一技術的成本越來越低、相對成熟、具備了商業(yè)應用的條件并能完全獨立于電網運營。因此，對電力公司的潛在威脅最大。
我們對以下四種情景做了建模分析：
1．基礎情景 – 采用了普遍被人接受的適用于太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)的成本預測平均值，這能夠完全滿足一幢大樓的用電負荷，同時結合一臺偶爾使用的柴油發(fā)電機組（僅商業(yè)系統(tǒng)使用）；
2.技術改進加速情景 – 假設太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)的成本進一步大幅下降，達到或超過美國能源部設定的目標；
3.需求側改進情景 – 包括為提高用戶能效和負荷靈活性等進行的投資；
4.聯(lián)合改進情景 – 綜合考慮了技術改進加速和需求側改進所產生的復合效應。
在此基礎上，我們將這幾個情景與處于一系列合理范圍內的零售電價預測情況進行了比較，預測中低價側受美國能源信息管理局（EIA）的監(jiān)管控制，高價側按現(xiàn)實狀況每年增加3%。
經過分析，我們得出了以下幾項重要結論：
1.對電力公司一小部分但增長迅速的用戶群體而言，太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)的電網平價已經實現(xiàn)或即將實現(xiàn)，這增加了用戶普遍脫離大電網的可能性。對某些用戶而言，包括許多在夏威夷州的用戶群，目前平價脫網已經實現(xiàn)。而對于其它地區(qū)，包括紐約州和加利福尼亞州的數(shù)千萬商業(yè)用戶和居民用戶來說，平價脫網可能在2030年之前實現(xiàn)，最早可能于2020年實現(xiàn)（見圖1和圖2）?？傊?，商業(yè)用戶要比居民用戶更早地實現(xiàn)平價脫網。如果進一步大膽假設的話，可以考慮技術改進加速或為改進需求側而進行投資，平價脫網會更快實現(xiàn)（見圖3和圖4）。
（標注：從左到右依次為肯塔基州路易斯維爾市、紐約州韋斯切斯特市、德克薩斯州圣安東尼奧市、加利福尼亞州洛杉磯市、夏威夷州檀香山市）
2.即使在完全脫離大電網的行為具有廣泛的經濟效益之前，電力公司也將會看到其銷售電量收入會被太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)逐步侵蝕。我們的分析建立在平均負荷曲線的基礎上；在每個地區(qū)，都會有一部分用戶其脫網經濟效益的提升得更快。其它一些因素也在推動著用戶在平價脫網之前脫離大電網，例如用戶期望增加電力穩(wěn)定性或實現(xiàn)低碳能源等，也包括那些更小型的獨立于電網運營的太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)，它們可以降低用戶的容量電價，提供備用電源，并帶來其它一些好處。此外，還有一些州將投資太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)視為對綜合投資能效和負荷靈活性的一部分。這些早期脫網情況會加速電力公司的惡性循環(huán)，即所謂的“電力公司死亡螺旋” – 不斷上漲的電力公司費率將使得自己發(fā)電或完全脫網的經濟效益提升得更快。
3.脫網平價會在在典型的電力公司結束其資產的30年經濟壽命之前發(fā)生，這預示著傳統(tǒng)電力公司商業(yè)模式的死亡。“舊”的成本收回模式的基礎是銷售電量，電力公司通過售電收回成本，并通過配電網絡、集中式發(fā)電廠或輸電線的運營而獲得一定的市場回報，這種模式將會過時。這對美國的某些地區(qū)意義尤其重大。例如，我們分析的保守基礎案例顯示：在西南地區(qū)，電力公司出售的所有兆瓦時電量中，太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)削減了2024年全年負荷中價格最貴的那五分之一的電量價格；若更大膽地假設的話，在短短的十年之內，脫網系統(tǒng)的發(fā)電設施所提供的電力就會比整個地區(qū)的電力公司出售的電力更加便宜。（參見圖5）
盡管許多電力公司已經認識到了太陽能發(fā)電+電池電儲能系統(tǒng)的電網平價將構成的威脅，他們也認識到這一系統(tǒng)為電網及其商業(yè)模式增加附加值的商機。下一個重大問題就是電力公司如何調整其現(xiàn)有商業(yè)模式或采納新商業(yè)模式，即在現(xiàn)有的監(jiān)管框架之內或在未來更高的監(jiān)管格局之下，如何調整或采納商業(yè)模式，最大化新資源的價值，最優(yōu)化電力系統(tǒng)，為用戶和社會提供最低廉的優(yōu)質服務。這些問題成為我們即將發(fā)表的后續(xù)文章的主題。
