分布式太陽(yáng)能發(fā)電+電能儲(chǔ)存系統(tǒng)何時(shí)何處能開始比傳統(tǒng)電力公司服務(wù)更有價(jià)格優(yōu)勢(shì)
報(bào)告執(zhí)行摘要
分布式發(fā)電，尤其是太陽(yáng)能光伏發(fā)電正在迅速發(fā)展，其價(jià)格也越來(lái)越便宜。分布式儲(chǔ)能技術(shù)同樣在迅猛發(fā)展，這主要?dú)w功于電動(dòng)汽車應(yīng)用所帶來(lái)的電池大規(guī)模的生產(chǎn)。太陽(yáng)能發(fā)電已經(jīng)開始侵蝕一些電力公司的電量銷售和收入，如果將太陽(yáng)能發(fā)電和電池技術(shù)結(jié)合起來(lái)，情景將會(huì)怎樣？?jī)烧呓Y(jié)合后，電網(wǎng)對(duì)許多用戶來(lái)說，就變得可有可無(wú)。因?yàn)?，光伏加?chǔ)能系統(tǒng)既能保證供電的穩(wěn)定性，其價(jià)格相比于電力公司的零售電價(jià)而言，也會(huì)更便宜、更具競(jìng)爭(zhēng)性。安裝太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)相當(dāng)于為用戶提供了一個(gè)“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(wù)。
這個(gè)“裝在盒子里的電力公司”給傳統(tǒng)電力公司帶來(lái)了與以往完全不同的全新挑戰(zhàn)。太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)使得電力用戶能夠徹底甩掉他們?cè)?jīng)依賴的電力公司，而諸如太陽(yáng)能光伏發(fā)電和不具備儲(chǔ)能設(shè)施的分布式資源、雙向電表和種類繁多的節(jié)能技術(shù)等其他技術(shù)在一定程度上依然依賴電網(wǎng)。
值得注意的是，一些地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電網(wǎng)平價(jià)，對(duì)其他地區(qū)的數(shù)百萬(wàn)美國(guó)電力用戶來(lái)說，平價(jià)的太陽(yáng)能發(fā)電+儲(chǔ)能系統(tǒng)也即將到來(lái)。而這一切將會(huì)發(fā)生在集中式發(fā)電和輸電系統(tǒng)規(guī)劃30年經(jīng)濟(jì)壽命到達(dá)之前。此類平價(jià)的發(fā)生及其可能引發(fā)的電力用戶脫網(wǎng)，可能會(huì)令電力公司陷入其負(fù)擔(dān)的固定資產(chǎn)成本越來(lái)越高的困境。即便在用戶大規(guī)模脫網(wǎng)的情況發(fā)生之前，早期脫網(wǎng)用戶數(shù)量的增多也會(huì)觸發(fā)電力公司售電量和電價(jià)間的惡性循環(huán)，售電量的下降伴隨著電價(jià)的攀升，進(jìn)而使太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能的脫網(wǎng)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(shí)發(fā)生？本報(bào)告分析說明了美國(guó)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(shí)能夠選擇繞過他們所依賴的電力公司的問題。報(bào)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(jīng)營(yíng)模式從而避免損失業(yè)務(wù)的風(fēng)險(xiǎn)。在這個(gè)新的市場(chǎng)現(xiàn)狀中，電力公司和監(jiān)管部門為適應(yīng)新商業(yè)模式面臨的壓力和挑戰(zhàn)越來(lái)越多，一種截然不同的競(jìng)爭(zhēng)格局應(yīng)運(yùn)而生。 因此，電力公司必須參與到幫助設(shè)計(jì)新的商業(yè)模式、收入模式和監(jiān)管模式的過程中來(lái)。
我們集中分析了五個(gè)美國(guó)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(yáng)能資源的潛力、零售電力公司的電力價(jià)格和太陽(yáng)能光伏發(fā)電市場(chǎng)普及率等，同時(shí)分析也考慮了各個(gè)地區(qū)商業(yè)和居民用戶的負(fù)荷特性，使用了不同的負(fù)荷曲線。在對(duì)多種分布式能源技術(shù)進(jìn)行分析之后，我們集中分析了太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。因?yàn)檫@一技術(shù)的成本越來(lái)越低、相對(duì)成熟、具備了商業(yè)應(yīng)用的條件并能完全獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)。因此，對(duì)電力公司的潛在威脅最大。
我們對(duì)以下四種情景做了建模分析：
1．基礎(chǔ)情景 – 采用了普遍被人接受的適用于太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本預(yù)測(cè)平均值，這能夠完全滿足一幢大樓的用電負(fù)荷，同時(shí)結(jié)合一臺(tái)偶爾使用的柴油發(fā)電機(jī)組（僅商業(yè)系統(tǒng)使用）；
2.技術(shù)改進(jìn)加速情景 – 假設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本進(jìn)一步大幅下降，達(dá)到或超過美國(guó)能源部設(shè)定的目標(biāo)；
3.需求側(cè)改進(jìn)情景 – 包括為提高用戶能效和負(fù)荷靈活性等進(jìn)行的投資；
4.聯(lián)合改進(jìn)情景 – 綜合考慮了技術(shù)改進(jìn)加速和需求側(cè)改進(jìn)所產(chǎn)生的復(fù)合效應(yīng)。
在此基礎(chǔ)上，我們將這幾個(gè)情景與處于一系列合理范圍內(nèi)的零售電價(jià)預(yù)測(cè)情況進(jìn)行了比較，預(yù)測(cè)中低價(jià)側(cè)受美國(guó)能源信息管理局（EIA）的監(jiān)管控制，高價(jià)側(cè)按現(xiàn)實(shí)狀況每年增加3%。
經(jīng)過分析，我們得出了以下幾項(xiàng)重要結(jié)論：
1.對(duì)電力公司一小部分但增長(zhǎng)迅速的用戶群體而言，太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的電網(wǎng)平價(jià)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或即將實(shí)現(xiàn)，這增加了用戶普遍脫離大電網(wǎng)的可能性。對(duì)某些用戶而言，包括許多在夏威夷州的用戶群，目前平價(jià)脫網(wǎng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。而對(duì)于其它地區(qū)，包括紐約州和加利福尼亞州的數(shù)千萬(wàn)商業(yè)用戶和居民用戶來(lái)說，平價(jià)脫網(wǎng)可能在2030年之前實(shí)現(xiàn)，最早可能于2020年實(shí)現(xiàn)（見圖1和圖2）。總之，商業(yè)用戶要比居民用戶更早地實(shí)現(xiàn)平價(jià)脫網(wǎng)。如果進(jìn)一步大膽假設(shè)的話，可以考慮技術(shù)改進(jìn)加速或?yàn)楦倪M(jìn)需求側(cè)而進(jìn)行投資，平價(jià)脫網(wǎng)會(huì)更快實(shí)現(xiàn)（見圖3和圖4）。
（標(biāo)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(wǎng)的行為具有廣泛的經(jīng)濟(jì)效益之前，電力公司也將會(huì)看到其銷售電量收入會(huì)被太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)逐步侵蝕。我們的分析建立在平均負(fù)荷曲線的基礎(chǔ)上；在每個(gè)地區(qū)，都會(huì)有一部分用戶其脫網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的提升得更快。其它一些因素也在推動(dòng)著用戶在平價(jià)脫網(wǎng)之前脫離大電網(wǎng)，例如用戶期望增加電力穩(wěn)定性或?qū)崿F(xiàn)低碳能源等，也包括那些更小型的獨(dú)立于電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)的太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，它們可以降低用戶的容量電價(jià)，提供備用電源，并帶來(lái)其它一些好處。此外，還有一些州將投資太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)視為對(duì)綜合投資能效和負(fù)荷靈活性的一部分。這些早期脫網(wǎng)情況會(huì)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(fèi)率將使得自己發(fā)電或完全脫網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益提升得更快。
3.脫網(wǎng)平價(jià)會(huì)在在典型的電力公司結(jié)束其資產(chǎn)的30年經(jīng)濟(jì)壽命之前發(fā)生，這預(yù)示著傳統(tǒng)電力公司商業(yè)模式的死亡?！芭f”的成本收回模式的基礎(chǔ)是銷售電量，電力公司通過售電收回成本，并通過配電網(wǎng)絡(luò)、集中式發(fā)電廠或輸電線的運(yùn)營(yíng)而獲得一定的市場(chǎng)回報(bào)，這種模式將會(huì)過時(shí)。這對(duì)美國(guó)的某些地區(qū)意義尤其重大。例如，我們分析的保守基礎(chǔ)案例顯示：在西南地區(qū)，電力公司出售的所有兆瓦時(shí)電量中，太陽(yáng)能發(fā)電+電池儲(chǔ)能系統(tǒng)削減了2024年全年負(fù)荷中價(jià)格最貴的那五分之一的電量?jī)r(jià)格；若更大膽地假設(shè)的話，在短短的十年之內(nèi)，脫網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)施所提供的電力就會(huì)比整個(gè)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(jīng)認(rèn)識(shí)到了太陽(yáng)能發(fā)電+電池電儲(chǔ)能系統(tǒng)的電網(wǎng)平價(jià)將構(gòu)成的威脅，他們也認(rèn)識(shí)到這一系統(tǒng)為電網(wǎng)及其商業(yè)模式增加附加值的商機(jī)。下一個(gè)重大問題就是電力公司如何調(diào)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(nèi)或在未來(lái)更高的監(jiān)管格局之下，如何調(diào)整或采納商業(yè)模式，最大化新資源的價(jià)值，最優(yōu)化電力系統(tǒng)，為用戶和社會(huì)提供最低廉的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。這些問題成為我們即將發(fā)表的后續(xù)文章的主題。
