電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
電池儲能系統正以驚人的速度進入電力范疇。仿佛整個能源行業都在密切關注獨立儲能選項和可再生能源配套使用的技術、經濟和融資障礙。
Salt River公司的儲能項目
影響電池儲能系統的盈利能力有著4個至關緊要的“S”因素：選址（Siting）、規模（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，并為開發和投資界提供了盡責調查分解的起點。
1.選址（Siting）
圖1 加利福尼亞州南部地區儲能系統的價格上漲
對于電池儲能系統來說，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緊要因素。今朝，儲能系統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造了一個完美的環境。
隨著加利福尼亞州能源不平衡市場（EIM）張大到美國西部的大部分地區，節點波動對進入加州獨立系統運營商(CAISO)等新地區的交易越來越緊要。當然，市場力量（例如輸電擴容、用戶側發電、車輛電氣化和新負荷）將導致供需關系的繼續變化。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加利福尼亞州節點系統的“熱圖”
圖2是加利福尼亞州節點系統基于2015-2017年電氣擁塞繼續性的“熱圖”，可以掂量電力價格波動。正如預期的那樣，人們看到城市地區周圍出現與電氣擁塞相關的波動，而且該州的內陸地區也有大量的可再生資源供響應減少的負荷。在供應或需求受限區域內的節點價格分解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.規模（Sizing）
電池的規模可能會令人困惑并且常常被誤解。功率輸出和繼續時間通常相乘以計算電池容量。然而，具有4小時繼續時間（容量20兆瓦時）裝機容量為5MW的電池儲能系統將具有與1小時繼續時間的裝機容量為20MW的電池儲能系統，或30分鐘繼續時間的裝機容量為40MW的電池儲能系統相比，具有非常不同的經濟性。
圖3加州獨立系統運營商(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量和繼續時間。由于實時市場相對較快地找到平衡，大多數價格峰值只會繼續很短時間。
區域市場規矩也是主要的輸入。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節點的5分鐘和15分鐘實時市場的峰值僅在22％的時間內疊加。
3.堆疊（Stacking）
獨立或成對電池儲能系統可以使用4個主要沙箱，由2×2矩陣表示：實時調度與能源和輔助服務市場交織參考。輔助設備進一步細分為更小的類別。例如，在加州獨立系統運營商(CAISO)的沙箱中，建立了四個輔助產品市場：上調、下調、柴油發電和非電池儲能系統。電池儲能系統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、規模和投標策略的分解整合。
然而，其優化是復雜的，例如套利機會的原由，預測錯誤，轉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，良好的分解和數據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解提供了見解。在這種情況下，較短繼續時間的電池可以最大限度地提高每個單位容量的調節和能源市場的收入（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舉世無雙的，但基本分解聲明，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試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定的價格峰值放電實現電池價值最大化，從而創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，將繼續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貨幣化。出價策略將在季節性甚至每周變化。例如，在春季和秋季，由于實現太陽能產量的預測誤差，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的繼續評估，以優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，可以知道對可變能源的日益依靠。但良好的分解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，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化以及日前和實時顯著增加了儲能系統的價值
?實時調整的智能出價策略是實現運營項目最大收益的關鍵。
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