光伏+儲能是否經(jīng)濟可行 取決于電價結(jié)構(gòu)
光伏產(chǎn)業(yè)網(wǎng)訊
發(fā)布日期：2017-08-10
核心提示：
近期，住宅太陽能+儲能市場受到廣泛關(guān)注。隨著新型低成本產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，以及電力公司開始應(yīng)用分時計價與需量電費費率結(jié)構(gòu)，太陽能光伏+儲能系統(tǒng)的整體經(jīng)濟性在不斷提高。但是，為了實現(xiàn)太陽能光合+儲能系統(tǒng)的廣泛部署，我們最終需要什么樣的市場環(huán)境？這是一直以來存在的一個問題。
近期，住宅太陽能+儲能市場受到廣泛關(guān)注。隨著新型低成本產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，以及電力公司開始應(yīng)用分時計價與需量電費費率結(jié)構(gòu)，太陽能光伏+儲能系統(tǒng)的整體經(jīng)濟性在不斷提高。但是，為了實現(xiàn)太陽能光合+儲能系統(tǒng)的廣泛部署，我們最終需要什么樣的市場環(huán)境？這是一直以來存在的一個問題。為了更好的了解市場的演變，落基山研究所對電池能源存儲能夠提供的服務(wù)和價值進行了研究。除此之外，我們與國家可再生能源實驗室（NREL）也展開了進一步研究，檢測太陽能光伏+儲能系統(tǒng)的成本與價值。
早在2015年4月，落基山研究所與包括globalX和HOMER能源等在內(nèi)的合作伙伴就發(fā)布了題為《負荷脫網(wǎng)的經(jīng)濟性分析》研究報告。該報告調(diào)查了與電網(wǎng)相連的太陽能+電池系統(tǒng)將如何與傳統(tǒng)電力服務(wù)競爭。研究結(jié)果表明，到2030年，持續(xù)下降的系統(tǒng)成本加上電網(wǎng)電力零售價格的上升，將使得與電網(wǎng)相連的太陽能+電池系統(tǒng)更具經(jīng)濟性，也將成為許多美國消費者的首選。此外，太陽能+電池系統(tǒng)還能為用戶提供其他重要的價值。例如，在電網(wǎng)斷電時作為關(guān)鍵負荷的備用電源，以及通過削減高峰期需求和轉(zhuǎn)移用電時間來節(jié)約成本等。然而，落基山研究所的研究在當(dāng)時并未詳述儲能的精確成本。
如今要分解太陽能光伏+儲能系統(tǒng)的安裝成本，落基山研究所和國家可再生能源實驗室首先分析了包括Lazard和GTM在內(nèi)的各種現(xiàn)存研究的數(shù)據(jù)，以及我們在落基山研究所創(chuàng)新中心項目中積累的經(jīng)驗。
為分析2016年第一季度安裝的太陽能光伏+儲能系統(tǒng)各部分成本和系統(tǒng)總成本，我們使用了國家可再生能源實驗室的各部分和系統(tǒng)層面自下而上的成本模型方式來分析獨立的太陽能光伏系統(tǒng)。我們的方法論包括了計算安裝住宅系統(tǒng)時發(fā)生的所有組件成本和項目開發(fā)成本，并模擬了該類系統(tǒng)的現(xiàn)金采購價格，不考慮投資稅減免（ITC）優(yōu)惠政策。
我們關(guān)注了兩個主要的應(yīng)用：一個我們稱之為小型電池，3千瓦/6千瓦時，另一個稱為大型電池，5千瓦/20千瓦時。在各個案例中，我們測試了兩類變量的敏感性：直流或交流耦合配置，以及改造項目或新裝項目。直流與交流耦合配置的差別決定了電池直接存儲太陽能光伏板所發(fā)電量，還是首先將其轉(zhuǎn)化為交流電，從而同時允許光伏板和電網(wǎng)進行充電。小型電池案例專為消費者自用電設(shè)計，包括削減高峰期需求和轉(zhuǎn)移用電時間，而大型電池案例則是為了作為大型能源需求的備用電源，滿足停電情況下用電需求。
我們發(fā)現(xiàn)，使用5.6千瓦太陽能光伏板和3千瓦/6千瓦時鋰離子電池的小型電池案例的基準(zhǔn)價格大約是單一的與電網(wǎng)相連的5.6千瓦太陽能光伏系統(tǒng)的2倍（詳情請參考圖1）。對新裝太陽能光伏+儲能系統(tǒng)而言，直流系統(tǒng)的價格（27,703美元）比交流系統(tǒng)的價格（29,568美元）低1,865美元。交流系統(tǒng)的價格溢價主要是由于交流配置所需的額外并網(wǎng)換流器造成的硬件和人工成本。然而，在對比交流與直流系統(tǒng)時，安裝價格并不是唯一的考慮因素：交流系統(tǒng)在光伏能源即發(fā)即用的應(yīng)用中效率更高，而直流系統(tǒng)則在光伏能源儲存儲的應(yīng)用中更有效率。
圖1：住宅太陽能光伏+儲能系統(tǒng)，小型電池案例的總安裝成本和價格構(gòu)成模型（2016年美元現(xiàn)價）
為了與上圖所示的小型電池系統(tǒng)進行對比，我們也分析了用于在電網(wǎng)斷電時長時間供應(yīng)備用電量的大型電池系統(tǒng)。大型系統(tǒng)使用了5.6千瓦太陽能光伏組與較大容量的5千瓦/20千瓦時鋰離子電池（見圖2）。直流配置大型系統(tǒng)的價格是45,237美元，比直流配置小型系統(tǒng)價格高了63%。而交流配置大型系統(tǒng)的價格為47,171美元，比小型系統(tǒng)價格高60%。雖然，成本更高，但在其它因素相同條件下，大型系統(tǒng)能夠為一個家庭供應(yīng)臨界負荷的時間大約是小型系統(tǒng)的4倍。
圖2：住宅太陽能光伏+儲能系統(tǒng)，小型電池對比大型電池案例的總安裝成本和價格構(gòu)成模型，（2016年美元現(xiàn)價）
價格構(gòu)成細分顯示硬件成本僅占小型電池系統(tǒng)總價格的一半和大型電池系統(tǒng)總價的大約60%。而其他成本則取決于系統(tǒng)安裝地點：地方性成本和行政批復(fù)、聯(lián)網(wǎng)、計量等過程以及各地消防標(biāo)準(zhǔn)差別巨大，不但會影響項目成本，還會影響項目時間安排。對與電網(wǎng)相連的太陽能光伏+儲能項目的財務(wù)可行性影響最大的變量包括地方電力公司電價、補貼、輔助服務(wù)定價等。其中，電網(wǎng)公司電價結(jié)構(gòu)（例如，是否使用峰值需求電價，分時電價等政策）常常是決定在太陽能光伏系統(tǒng)中添加儲能功能是否具備經(jīng)濟可行性的關(guān)鍵性因素。
雖然，太陽能光伏+儲能系統(tǒng)成本持續(xù)下降，但行政批復(fù)和管理障礙等相關(guān)軟性成本使它們對于許多住宅用戶而言，仍然相對過高。但是，隨著電力公司和批復(fù)管理機構(gòu)對住宅儲能系統(tǒng)熟悉度的提高，我們預(yù)計住宅儲能市場在美國的增長速度將越來越快。