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(wù)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(shù)同樣在迅猛發(fā)展，這主要歸功于電動汽車應(yīng)用所帶來的電池大規(guī)模的生產(chǎn)。太陽能發(fā)電已經(jīng)開始侵蝕一些電力公司的電量銷售和收入，如果將太陽能發(fā)電和電池技術(shù)結(jié)合起來，情景將會怎樣？兩者結(jié)合后，電網(wǎng)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(dāng)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(wù)。
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(jīng)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(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)實現(xiàn)了太陽能發(fā)電+電池儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)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(jīng)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(wǎng)，可能會令電力公司陷入其負擔(dān)的固定資產(chǎn)成本越來越高的困境。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(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(jīng)營模式從而避免損失業(yè)務(wù)的風(fēng)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(yīng)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(yīng)運而生。 因此，電力公司必須參與到幫助設(shè)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(shù)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(shù)的成本越來越低、相對成熟、具備了商業(yè)應(yīng)用的條件并能完全獨立于電網(wǎng)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(chǔ)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(yù)測平均值，這能夠完全滿足一幢大樓的用電負荷，同時結(jié)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(shù)改進加速情景 – 假設(shè)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(shè)定的目標；
3.需求側(cè)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(shù)改進加速和需求側(cè)改進所產(chǎn)生的復(fù)合效應(yīng)。
在此基礎(chǔ)上，我們將這幾個情景與處于一系列合理范圍內(nèi)的零售電價預(yù)測情況進行了比較，預(yù)測中低價側(cè)受美國能源信息管理局（EIA）的監(jiān)管控制，高價側(cè)按現(xiàn)實狀況每年增加3%。
經(jīng)過分析，我們得出了以下幾項重要結(jié)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(wǎng)平價已經(jīng)實現(xiàn)或即將實現(xiàn)，這增加了用戶普遍脫離大電網(wǎng)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(wǎng)已經(jīng)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(wǎng)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(wǎng)。如果進一步大膽假設(shè)的話，可以考慮技術(shù)改進加速或為改進需求側(cè)而進行投資，平價脫網(wǎng)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(wǎng)的行為具有廣泛的經(jīng)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(chǔ)上；在每個地區(qū)，都會有一部分用戶其脫網(wǎng)經(jīng)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(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立于電網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)的經(jīng)濟效益提升得更快。
3.脫網(wǎng)平價會在在典型的電力公司結(jié)束其資產(chǎn)的30年經(jīng)濟壽命之前發(fā)生，這預(yù)示著傳統(tǒng)電力公司商業(yè)模式的死亡。“舊”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(chǔ)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(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(jīng)認識到了太陽能發(fā)電+電池電儲能系統(tǒng)的電網(wǎng)平價將構(gòu)成的威脅，他們也認識到這一系統(tǒng)為電網(wǎng)及其商業(yè)模式增加附加值的商機。下一個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(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。
