加州是美國(guó)清潔能源發(fā)展最為激進(jìn)的州之一。2016年底，加州境內(nèi)風(fēng)電、光伏、光熱的裝機(jī)容量已經(jīng)占到加州總裝機(jī)容量的20％，其中光伏約占11％。

 

　　隨著可再生能源比例越來(lái)越高，尤其是光伏比例的大幅度提高，其波動(dòng)性對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響也越來(lái)越大。2012年，加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商CAISO發(fā)布報(bào)告，提出在用電處在高峰、而光伏發(fā)電降低的傍晚時(shí)分，需要大量的柔性輔助服務(wù)來(lái)平衡系統(tǒng)。

 

　　這一動(dòng)態(tài)響應(yīng)的預(yù)測(cè)曲線就是加州有名的“鴨型曲線”(Duck Cruve)。

 

　　圖中的曲線表明了加州一天24小時(shí)中總能源需求減去可再生能源供應(yīng)的凈需求。在傍晚，隨著太陽(yáng)落山，光伏發(fā)電迅速減少，而用電需求卻在晚間進(jìn)入高峰，需要非光伏發(fā)電迅速補(bǔ)充。

 

　　圖中多條不同的曲線代表著不同年份的預(yù)測(cè)值，位置越低的曲線代表越往后的年份，系統(tǒng)中接入了更多的光伏發(fā)電。隨著光伏裝機(jī)越來(lái)越高，這個(gè)反差越來(lái)越大，導(dǎo)致“鴨肚子”越來(lái)越深(光伏發(fā)電峰值時(shí)，非可再生能源發(fā)電越來(lái)越低)，“鴨脖子”越來(lái)越陡(傍晚光伏迅速下降，非可再生能源需要更迅速補(bǔ)充)。

 

　　2016年，CAISO報(bào)告稱當(dāng)前的鴨型曲線已經(jīng)到了此前2012年預(yù)測(cè)的2020年才會(huì)達(dá)到的水平。包括中國(guó)在內(nèi)的其他國(guó)家隨著可再生能源、尤其是光伏裝機(jī)比例提高之后，也會(huì)面臨類似挑戰(zhàn)。

 

　　為了適應(yīng)光伏裝機(jī)大比例提高對(duì)電力系統(tǒng)帶來(lái)的挑戰(zhàn)，儲(chǔ)能的應(yīng)用也理所當(dāng)然地提上了日程。

 

　　與英國(guó)成熟的電力市場(chǎng)機(jī)制顯著不同的是，自從21世紀(jì)初加州電改出現(xiàn)了大停電之后，加州停止了市場(chǎng)自由化改革步伐，至今仍然是一個(gè)監(jiān)管市場(chǎng)。這也決定了加州發(fā)展儲(chǔ)能并沒(méi)有英國(guó)成熟的市場(chǎng)機(jī)制做支撐，而是依靠政府部門(mén)的政策指引，由市場(chǎng)主體去執(zhí)行。

 

　　加州的電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)并未完全分拆，投資者所有的公用事業(yè)公司(IOU)是加州發(fā)電、配電和售電環(huán)節(jié)的主要玩家，它們都是垂直一體化的公司。加州有三大IOU，圣地亞哥電氣公司(SDG&E)為圣地亞哥和南奧蘭治縣的360萬(wàn)居民服務(wù)，南加州愛(ài)迪生公司(SCE)為包括洛杉磯在內(nèi)的加州中南部的15個(gè)縣的1500萬(wàn)居民服務(wù)，總部位于舊金山的太平洋電氣公司(PG&E)為包括舊金山市在內(nèi)的加州中北部540萬(wàn)居民服務(wù)。此外，也有部分公眾所有的公用事業(yè)公司(POU)開(kāi)展業(yè)務(wù)。

 

　　在系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商層面，加州有獨(dú)立的電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商CAISO，負(fù)責(zé)監(jiān)督加州電力系統(tǒng)、輸電網(wǎng)和電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)。而在監(jiān)管層面則略微有些復(fù)雜，電力市場(chǎng)、輸電網(wǎng)和大壩項(xiàng)目是接受聯(lián)邦監(jiān)管的，加州公用事業(yè)委員會(huì)(CPUC)監(jiān)管在加州境內(nèi)開(kāi)展的投資者擁有的電力和天然氣等公用事業(yè)項(xiàng)目。

 

　　由于這樣的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)，加州的儲(chǔ)能發(fā)展以政策引導(dǎo)為主，以三大IOU為主體來(lái)實(shí)施。

 

　　2010年，加州通過(guò)了AB2514法案，這個(gè)法案是一個(gè)戰(zhàn)略決策，它要求CPUC制定合適的儲(chǔ)能采購(gòu)目標(biāo)。

 

　　2013年10月，根據(jù)AB2514法案，CPUC設(shè)置了儲(chǔ)能采購(gòu)框架，為加州三大IOU(PG&E、SCE和SDG&E)設(shè)定了到2020年部署1325MW儲(chǔ)能的目標(biāo)。后來(lái)，根據(jù)AB2868法案，又將2020年的裝機(jī)容量目標(biāo)提高了500MW，到2020年儲(chǔ)能裝機(jī)將達(dá)到約1.8GW。

 

　　CPUC目標(biāo)采購(gòu)的商業(yè)模式是由三大IOU來(lái)主導(dǎo)。這些儲(chǔ)能項(xiàng)目由IOU進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)性采購(gòu)，由中標(biāo)的開(kāi)發(fā)者或承包商供應(yīng)。而項(xiàng)目的費(fèi)用會(huì)使得IOU提高費(fèi)率，會(huì)傳導(dǎo)到消費(fèi)者能源賬單的費(fèi)用中，由消費(fèi)者買(mǎi)單。

 

　　在政策引導(dǎo)下，到2016年底，1.8GW儲(chǔ)能裝機(jī)目標(biāo)已經(jīng)完成了一半。并在今年建成了目前全球最大的兩個(gè)電池儲(chǔ)能設(shè)施。2017年1月，特斯拉為南加州愛(ài)迪生公司(SCE)的Mira Roma變電所建成了輸出功率為20MW，總?cè)萘繛?0MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)，成為當(dāng)時(shí)全球最大的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。隨后在2017年2月，這一紀(jì)錄就被打破，AES公司為圣地亞哥電氣公司(SDG&E)在加州Escondido市部署了輸出功率為30MW、總?cè)萘繛?20MWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

 

　　由于有著政策引導(dǎo)，加州模式下，通過(guò)設(shè)定目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速交付。但是對(duì)于儲(chǔ)能開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，如果在IOU的招標(biāo)中無(wú)法中標(biāo)，前期的研發(fā)投入就很有可能無(wú)法收回。此外，IOU主導(dǎo)的招標(biāo)，也存在審查不足的問(wèn)題，無(wú)法有效激勵(lì)公司追求電池成本效益和技術(shù)創(chuàng)新。與之相比，英國(guó)電力市場(chǎng)中的競(jìng)價(jià)和競(jìng)標(biāo)，能夠讓儲(chǔ)能開(kāi)放商有更靈活的參與機(jī)制和退出機(jī)制。

 

　　綜合來(lái)看，目前英國(guó)與加州在儲(chǔ)能發(fā)展的競(jìng)賽中領(lǐng)跑，它們有更好的應(yīng)用案例。兩個(gè)地區(qū)不同的能源產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)決定了二者的政策存在區(qū)別，因而也導(dǎo)致儲(chǔ)能的商業(yè)模式不同。英國(guó)私有的、分拆的電力市場(chǎng)給儲(chǔ)能的發(fā)展提供了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。而加州由于市場(chǎng)功能欠缺，通過(guò)政策激勵(lì)建成了目前世界上最大的儲(chǔ)能設(shè)施。

 

　　英國(guó)儲(chǔ)能投資主要是市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，因此投資機(jī)會(huì)在電力市場(chǎng)中。加州的儲(chǔ)能投資主要是政策驅(qū)動(dòng)，因此投資機(jī)會(huì)與政策、監(jiān)管決策者和控制資金的公用事業(yè)公司緊密相連。二者的最佳組合應(yīng)該是從政策資金支持的示范項(xiàng)目開(kāi)始起步，隨后過(guò)渡到在電力市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的收入。而在多數(shù)地方，監(jiān)管部門(mén)還沒(méi)有想明白應(yīng)該如何引導(dǎo)儲(chǔ)能投資。

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