電池儲能系統(tǒng)正以驚人的速度進入電力領域。似乎整個能源行業(yè)都在密切關注獨立儲能選項和可再生能源配套應用的技術、經(jīng)濟和融資障礙。

Salt River公司的儲能項目

影響電池儲能系統(tǒng)的盈利能力有著4個至關重要的“S”因素：選址（Siting）、規(guī)模（Sizing）、堆疊（Stacking）和出價策略（Strategy）。這篇文章中將對這四個要素進行闡述，并為開發(fā)和投資界提供了盡職調(diào)查分析的起點。

1.選址（Siting）

圖1 加利福尼亞州南部地區(qū)儲能系統(tǒng)的價格上漲

對于電池儲能系統(tǒng)來說，其價格不斷上升。電池在波動的實時能源市場中套利，低買高賣。輸電阻塞和高負載需求一直是價格波動的重要因素?，F(xiàn)在，儲能系統(tǒng)增加了進一步的倍增效應，增加了預測誤差的影響，為高度波動的市場價格創(chuàng)造了一個完美的環(huán)境。

隨著加利福尼亞州能源不平衡市場（EIM）擴大到美國西部的大部分地區(qū)，節(jié)點波動對進入加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)等新地區(qū)的交易越來越重要。當然，市場力量（例如輸電擴容、用戶側發(fā)電、車輛電氣化和新負荷）將導致供需關系的持續(xù)變化。但是，由于可再生能源難以預測其擴張行為，成為主要的供應資源服務負荷，相信反映靈活發(fā)電的基本需求的價格波動將長期存在。

圖2加利福尼亞州節(jié)點系統(tǒng)的“熱圖”

圖2是加利福尼亞州節(jié)點系統(tǒng)基于2015-2017年電氣擁塞持續(xù)性的“熱圖”，可以衡量電力價格波動。正如預期的那樣，人們看到城市地區(qū)周圍出現(xiàn)與電氣擁塞相關的波動，而且該州的內(nèi)陸地區(qū)也有大量的可再生資源供應和減少的負荷。在供應或需求受限區(qū)域內(nèi)的節(jié)點價格分析代表了有價值的初始屏幕，但仍需要與土地成本、選址和其他考慮相結合才能找到最佳位置。

2.規(guī)模（Sizing）

電池的規(guī)?？赡軙钊死Щ蟛⑶医?jīng)常被誤解。功率輸出和持續(xù)時間通常相乘以計算電池容量。然而，具有4小時持續(xù)時間（容量20兆瓦時）裝機容量為5MW的電池儲能系統(tǒng)將具有與1小時持續(xù)時間的裝機容量為20MW的電池儲能系統(tǒng)，或30分鐘持續(xù)時間的裝機容量為40MW的電池儲能系統(tǒng)相比，具有非常不同的經(jīng)濟性。

圖3加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)實時市場SP15,2018的5分鐘和15分鐘價格峰值

針對波動性實時市場的關鍵因素是價格峰值的數(shù)量和持續(xù)時間。由于實時市場相對較快地找到平衡，大多數(shù)價格峰值只會持續(xù)很短時間。

區(qū)域市場規(guī)則也是主要的輸入。加利福尼亞州有兩個實時市場，分別是5到15分鐘。在加利福尼亞州，這兩個實時市場只是適度相關。一方的波動性并不預示另一方的波動性。例如，在2018年，SP15節(jié)點的5分鐘和15分鐘實時市場的峰值僅在22％的時間內(nèi)重疊。

3.堆疊（Stacking）

獨立或成對電池儲能系統(tǒng)可以使用4個主要沙箱，由2×2矩陣表示：實時調(diào)度與能源和輔助服務市場交叉參考。輔助設備進一步細分為更小的類別。例如，在加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)的沙箱中，建立了四個輔助產(chǎn)品市場：上調(diào)、下調(diào)、柴油發(fā)電和非電池儲能系統(tǒng)。電池儲能系統(tǒng)的投資應基于最大化電池容量增量收入的策略，代表電池位置、規(guī)模和投標策略的分析整合。

然而，其優(yōu)化是復雜的，例如套利機會的原因，預測錯誤，轉(zhuǎn)化為缺乏完美的遠見。盡管如此，機器學習的進步已導致價格飆升概率的預測得到改善。其含義是，良好的分析和數(shù)據(jù)捕獲可以增加選擇最有利可圖的市場參與的幾率。

圖4每個電池增量的收入示例

圖4為加利福尼亞州市場的客戶進行的分析提供了見解。在這種情況下，較短持續(xù)時間的電池可以最大限度地提高每個單位容量的調(diào)節(jié)和能源市場的收入（包括極低的充電價格和極高的放電價格）。

雖然每個電池投資都是獨一無二的，但基本分析表明，實時能源市場收入將是收入組合中最有價值的組成部分。正如美國勞倫斯伯克利實驗室最近預測的那樣，隨著可再生能源滲透的進展，一些市場預期輔助服務價格會上漲，但與能源市場相比，輔助服務市場的數(shù)量非常少。輔助市場可能迅速飽和，幾乎沒有機會獲得新的靈活資源。相反，模型顯示，通過捕獲低價格充電和實時市場不穩(wěn)定的價格峰值放電實現(xiàn)電池價值最大化，從而創(chuàng)造一個強大的套利機會，隨著時間的推移，由于預測量大得多，將持續(xù)一段時間導致實時波動的錯誤。

4. 出價策略（Strategy）

一旦電池投資完成，就可以將可用的收入來源實現(xiàn)貨幣化。出價策略將在季節(jié)性甚至每周變化。例如，在春季和秋季，由于實現(xiàn)太陽能產(chǎn)量的預測誤差，電池利潤可能與吸收負價或極低價格有關。

圖5高價和低價的峰值

利潤最大化將取決于幾個主要因素：天氣因素、價格波動的短期（1-2天）預測、實時市場狀況和當前電池充電狀態(tài)的持續(xù)評估，以優(yōu)化第二天和下一小時的能源和輔助出價。

采用捕捉電池價格波動工具，可以了解對可變能源的日益依賴。但良好的分析將是使用這些工具最大限度地提高效率。

關鍵要點：

?電池儲能項目的選址應利用市場價格動態(tài)，特別是由可再生能源推動的波動性增長，這在負荷中心附近最為一致。

?能源和輔助設備之間的共同優(yōu)化以及日前和實時顯著增加了儲能系統(tǒng)的價值

?實時調(diào)整的智能出價策略是實現(xiàn)運營項目最大收益的關鍵。