《英国长时储能投资机制研究》

  • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2022-01-25
  • 自上世纪80年代以来,英国就没有再建设过新的长时储能项目,2020年,由于过剩的可再生能源无法储存在任何地方,导致足以供应超过100万户家庭用电的风电资源被浪费。

    在这一背景下,毕马威受发电集团 Drax 委托撰写了一份报告,研究了不同的收入稳定机制,这些机制可以用于开启对一些关键储能技术的投资,以帮助稳定电网,促进高比例可再生能源并网。

    报告通过一个严格的框架评估了可能的解决方案,以找到既能刺激投资,又能满足系统需求,并为用户提供最佳性价比的稳定机制。

    报告研究了四种投资机制,分别是:差价合约 (CfD) 计划、受监管资产价值(RAV) 模型、上限和下限机制以及改革后的容量市场机制。最终发现上限和下限机制,就像用于激励跨境互联投资的机制一样,是克服目前长时储能技术投资障碍的最有利的解决方案。这种模式还会降低投资者的风险,同时鼓励新建储能项目运营商响应系统需求,帮助电力系统运营商在日益不稳定的电网中维持安全供应。

    目前,长时储能项目面临的挑战包括收入和成本的不确定性、项目开发的交付周期长以及前期资本支出要求高等。去年,英国政府的商业、能源和工业战略部 (BEIS) 呼吁就如何实现长时储能提供证据,包括当前市场的障碍是什么以及如何解决这些障碍。

    在上限和下限机制中,收入或利润受最低和最高水平的限制。低于“底线”的客户将增加收入,高于“上限”的收入将全部或部分返还给客户。但是,还需要一些特定的设计特征来反映灵活性和长时储能项目的性质。具体而言,该机制需要具有反映长时储能技术之间差异的灵活性,并且需要确保收入稳定不会减少提供市场有效成果的激励。

    毕马威概述了自 2014 年推出跨境互连以来,相同的支持机制如何在该领域释放投资的。这是由于投资者能够预测到该项目在 25 年期间的年度最高和最低收入,从而降低了风险。

    此外,毕马威还发现,差价合约可能无法反映储能资产的运营特征或价值,因为它通常会在不考虑市场条件的情况下激励电力出口;容量市场虽然可以为长时储能提供稳定的最低收入来源,但不太可能足以偿还大规模投资的债务成本;受监管资产价值模型不太可能为资产运营商响应市场信号提供足够的激励。

    Drax Group 发电总监 Penny Small 表示,随着储能时长更长,储能系统将在减少排放、降低成本和维持安全供应方面更有效地运行,并补充提到Drax 拥有的抽水蓄能等技术,正是由于它们能够储存多余的可再生能源电力,而成为实现净零排放的关键。

    Drax 目前正计划在其位于苏格兰 Argyll 的现有 Cruachan 场址新建一座600MW抽水蓄能电站,将会创造900多个工作岗位,使该地区的总发电能力达到1.04GW,足以为100多万户家庭供电。这类项目的开展对于实现英国的气候目标至关重要。

    在英国,还有许多潜在的长时储能项目,但没有一个项目正式投入使用,因为企业需要政府提供更多的确定性,才能给项目开发开绿灯。

相关报告
  • 《英国政府计划在2024年底前出台政策支持长时储能系统》

    • 来源专题:能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者:guokm
    • 发布时间:2023-03-21
    • 行业人士指出,英国政府计划在明年年底之前出台专门针对长时储能 (LDES)的政策。 在伦敦举行的欧洲储能峰会上,“长时储能系统的财务回报”主题小组对这一举措进行了讨论。 在回答观众提问时,Statera Energy公司首席执行官Tom Vernon提到了该公司在抽水蓄能项目上的投资: “我们对抽水蓄能项目的投资并不是押注,而是储能行业发展的一种趋势。英国政府计划在2024年底前出台政策支持长时储能系统,并且正在探索一种基本机制。我们正在努力做好准备,让我们的长时储能资产实现商业化运作。” InfraCapital公司董事Ben Francis也在讨论会上发言,该公司投资了长时储能开发商EnergyNest公司(热储能)和Corre Energy公司(压缩空气储能)。Corre Energy公司正在为荷兰公用事业厂商Eneco公司部署一个320MW的压缩空气储能系统,该储能系统的持续时间为84小时,这意味着潜在的储能容量约为27GWh。 他说,“Eneco公司表示,英国采用电池储能系统存储可再生能源的电力只能实现50%的脱碳,而其余的则需要依靠长时储能系统。” 随后,讨论又转回到长时储能的商业化动作,例如已经建立的差价合约(CfD)方案,Vernon补充道:“我不清楚差价合约如何用于储能系统,这是一种可以充电和放电的复杂资产。” Riverswan Energy Advisory公司的Robert Hull在谈到抽水蓄能和长时储能技术时表示,英国的储能市场需要改革。 他表示,“如果没有资金支持或政府干预,我认为其中一些长时储能项目难以获得成功。我们在英国有3GW抽水蓄能设施提供良好的服务和能源交易,但最大的问题是建造新的抽水蓄能设施并为其筹集资金,对于这样的大型灵活资产而言,由于市场的设计方式,难以实现商业化运营。” 根据行业媒体的报道,独立电力生产商(IPP)Drax公司在去年宣布,其抽水蓄能项目取决于长时储能系统的新市场框架。 英国商业、能源和工业战略部(BEIS)在2021年底为长时储能项目提供了约6800万英镑(8000万美元)资助。 Vernon表示,电网中风力发电量的增加将推动英国对长时储能需求,因为风力发电的变化和波动比太阳能发电设施更大,而且时间跨度更长,因此需要采用长时储能系统。 在谈到广泛的长时储能技术时,他表示机械储能是一个值得关注的领域,希望英国政府在设计政策时需要区分长时储能技术。 在回答听众关于是否有兴趣投资长时储能系统的问题时,Hull指出,尽管长达8~10年的项目时间表似乎有风险,但长时储能系统50年的运营寿命可以抵消这一风险。对于这类投资者来说,这是一个合适的时间框架。
  • 《发展长时储能 推动构建新型电力系统》

    • 来源专题:能源情报网监测服务平台
    • 编译者:郭楷模
    • 发布时间:2024-08-15
    • 在实现“双碳”目标背景下,风电、太阳能发电等新能源发电发展迅速,其波动性给电力系统稳定运行和供需平衡带来挑战。长时储能凭借长周期、大容量特性,能够在长时间维度上平抑新能源发电带来的波动,保障季节性及极端天气下的电力供应。 目前,国内外对于长时储能的放电时长尚未统一定义,国内一般认为持续放电时长在4小时以上的技术属于长时储能,主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、熔盐储热、液流电池和氢储能等5种类型。发展长时储能对我国保障能源安全、推动能源绿色低碳转型、促进能源高质量发展具有重要意义。 长时储能是保障新型电力系统安全稳定运行的重要手段 国网能源研究院有限公司预测:2060年全社会用电量约15.7万亿千瓦时,电源装机将超过67亿千瓦,非化石能源装机占比和发电量占比均超过80%;其中,风能、太阳能发电装机将超过40亿千瓦,装机占比超过60%,发电量占比超过50%。 随着新能源电源和电力电子设备大规模接入,电力系统高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征凸显,系统转动惯量持续下降,调频、调压能力不足,使得电力实时平衡难度增大,这对电力系统调节资源提出了巨大的需求。同时,风电、太阳能发电易受天气影响,“极热无风、极寒少光”特点明显,出现极端天气时出力不稳定,容易造成电力供需不平衡。根据仿真分析,当电力系统中风电、太阳能发电量占比超过50%时,需要解决数天、数周乃至跨季节的电力电量平衡问题。由于2至4小时的短时储能不具备相应的支撑能力,大规模长周期储能的作用将会进一步凸显。 与短时储能相比,长时储能在提升新能源发电消纳能力、增强电网灵活性等方面优势更明显,尤其是应对季节性气候或极端天气时,长时储能可以提供更长时间的电力安全保障储备,实现跨天、跨月甚至跨季节的充放电循环。“新能源+长时储能”将成为保障新型电力系统安全稳定运行的重要解决方案之一。 长时储能技术在不同时间尺度调节场景下发挥作用 国家发展改革委和国家能源局对储能发展进行了整体规划部署,出台了《“十四五”新型储能发展实施方案》等文件,要求重点试点示范压缩空气、液流电池、高效储热等日到周、周到季时间尺度储能技术,以及可再生能源制氢、制氨等更长周期储能技术,满足多时间尺度应用需求。 根据日、周、季等时间尺度,长时储能分为日长时储能(4至12小时)、周长时储能(12至100小时)和季长时储能(100小时以上)。日长时储能主要应用于日间能量转换,周长时储能主要应用于多天电力平衡,季长时储能主要应用于季节电力平衡以及极端天气下的电力平衡。 综合考虑当前长时储能技术放电时长和容量、效率、经济性、技术成熟度等多种因素,日调节、周调节以及季调节场景适用不同的长时储能技术。 在日调节场景下,抽水蓄能是最适用的储能技术。当前,火电机组仍是我国电力系统灵活性的主要支撑,储能主要用于日间调峰。抽水蓄能凭借技术成熟以及成本低等优势成为长时储能的主流方式,而压缩空气储能、熔盐储热、液流电池和氢储能等仍处在工程示范阶段,在当前市场机制下不具备竞争力。 在周调节场景下,压缩空气储能、熔盐储热和液流电池等将成为长时储能的主要方式,形成多元化竞争格局。随着新能源占比逐步提高,电力系统对长时储能的需求进一步增加,将推动多种长时储能技术应用。压缩空气储能依靠大型地下洞穴或地上储气室进行储气,随着深冷液化、超临界等技术取得突破,可作为抽水蓄能的补充。熔盐储热在光热发电、火电机组灵活性改造以及热电联供等场景具有明显优势,是大规模中高温储热的主流技术。液流电池功率和容量解耦,扩容性强,不受地理条件限制,采用模块化设计,有利于提高储能的规模和灵活性。 在季调节场景下,氢储能是最适用的大规模、长周期储能方式。到2060年,新能源将成为发电主力且成本大幅降低。由于风电具有较强的随机性、间歇性和反调峰特性,风资源丰富的地区更需要跨季节长时储能来保障季节性电力平衡和极端天气下的电力供应。与其他储能方式相比,氢储能在放电时长和容量上具有明显优势,储存形式多样,不受地理条件限制,有望成为跨季节长时储能技术的首选。氢储能随着制、储、输、用等方面技术不断突破,成本将大幅降低,能够应用于电力系统各个环节。 需从政策、技术和应用等方面推动长时储能发展 构建新型电力系统需要不同时长的储能技术,以满足各类场景的调节需求。然而,长时储能整体上还处于初步发展阶段,技术类型较多,商业模式和运行机制尚不完善,产业发展规模较小,还没有形成完整的产业链,成本也有待进一步下降。为此,需要从政策、技术和应用等三方面推动长时储能技术发展。 在政策方面,建议出台适用于长时储能发展的电力市场机制,完善长时储能相关市场价格机制,建立合理的长效补偿和补偿监管机制,加大对长时储能产业发展的支持力度,促进长时储能产业可持续发展。 在技术方面,建议持续跟踪长时储能技术在成本、效率、安全、应用等方面的创新研究,适时开展部分长时储能相关矿产资源储备,加强长时储能全产业链经济性与技术成熟度分析,以科技创新推动长时储能技术的多元化应用研究和工程示范。 在应用方面,建议结合新型电力系统的建设阶段,分析研判长时储能技术在新型电力系统中的场景适用性,厘清长时储能技术演变路径,统筹发展应用长时储能和短时储能,明确各类储能技术的建设时序和区域布局,更好地服务新型电力系统建设。 (作者单位:国家电网有限公司大数据中心 中国电力科学研究院)