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能源市场的未来是什么样的?

来源:UPS应用网 作者:Harris编辑 更新时间:2018/6/6 7:09:34

摘要:如今,美国的风能和太阳能发展迅速。由于这些能源成为其电力结构的一个重要组成部分,但它们的增长也带来了新的问题:太阳能和风能如何影响能源价格?随着发电厂数十年的发展,,政策制定者和投资者应该考虑如何确保电力基础设施投资在未来得到回报?

       如今,美国的风能和太阳能发展迅速。由于这些能源成为其电力结构的一个重要组成部分,但它们的增长也带来了新的问题:太阳能和风能如何影响能源价格?随着发电厂数十年的发展,,政策制定者和投资者应该考虑如何确保电力基础设施投资在未来得到回报?
  
  美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究小组决定研究风能和太阳能在这些问题上会有哪些影响。在其最新的研究中,发现这些能源资源的高比例导致电力系统发生了若干深刻变化。
  
  特别是研究表明,太阳能和风能虽然降低能源价格,但也增加了电网运营的复杂性,这对监管机构具有重大影响。对于消费者来说,这项研究提醒人们,使用风能和太阳能使电网更清洁是一个不断发展的过程,需要对电网运行方式进行重大改变,但如果作为一个国家,当用电时可以变得更加灵活。
  
  长期决策
  
  而先前分析表明,太阳能和风能已经影响到批发电力市场的运营,导致能源价格波动更大。
  
  太阳能发电当然是在太阳之后,早上增加,午间产生大部分电力,并在晚上消减。风能输出取决于天气、季节和地理。太阳能发电是可以预测的,尤其是在干燥的气候条件下,风力发电可以提前几天或几小时进行预测,并且其准确性有所提高,但两者的差异很大。由于这些原因,太阳能和风能也被称为可变的可再生能源(VRE)来源。
  
  风能输出取决于天气、季节和地理。太阳能和风能可能差异很大。最近的研究考察了如果在未来风能和太阳能在高水平使用时,基于反映低可再生能源(VRE)水平的假设做出的某些政策决定是否仍然能实现其预期目标。
  
  例如,公用事业部门的项目管理人员被要求选择最具成本效益的能源效率方案。由于太阳能的比例很高,电力公司可能希望在太阳能输出下降的时候减少电力需求,而不是在有充足的无排放电力的中午。因此,效率的重点可能会从空调(一般在高温时需要更多空调制冷)转向照明。
  
  另一个问题是如何部署电动车充电:在太阳能发电量很大的情况下,最好在商店或办公楼内安装充电器,以在太阳能发电量在午间高时充电。但是在夜间强风和许多风力涡轮机的地区,当电动车辆停放在业主住处时,其电力可能是最便宜和最干净的。
  
  没有燃料成本等于较低的批发能源价格
  
  这个调查研究着眼于价格如何在两种情况下变化:高VRE水平和低VRE水平。在此使用详细的电网模拟,将美国2030年的电力市场重点放在美国加州的CAISO,德克萨斯州的ERCOT,美国中西部的SPP和纽约的NYISO。该分析对比了40%至50%的风力和太阳能份额的模拟市场结果,并且反映2016年水平的可再生基准率较低。
  
  就场景而言,加利福尼亚市场在2016年拥有14%的太阳能和7%的风能(美国国家法律将要求在2030年将风能和太阳能增加到约40%)。尽管德克萨斯州是全美领先的风力发电机的地区,其总产能占德克萨斯州能源总量的13%,但美国中西部风力发电带地区风电的比重最大,2016年将近20%,但却没有部署太阳能。与此同时,纽约州有2030年的雄心勃勃的目标,但迄今为止只有很少的风能(3%)和太阳能(1%)。
  
  预计电力批发价格效应将大幅下降,在一年内将下降15%到40%左右,但风能和太阳能提供40%-50%的电力。
  
  风能和太阳能水平的最根本的变化与电力便宜或昂贵的时间以及这些模式的规律程度有关。
  
  在竞争激烈的电力批发市场上,企业为运营地区电网的实体提供电力。其价格由投标决定,并根据供需情况每小时设定一次。所有获胜的投标人都将支付市场清算价格。
    
  由于太阳能和风能没有燃料成本,因此他们可以低价竞标以确保其市场能够接受其电力。市场上的风能和太阳能越多,市场清算价格越低。在当今的市场中,人们已经看到价格有时甚至为零,甚至是负值。
  
  大量太阳能显者改变每日电力价格形态。例如,德克萨斯州的太阳能份额很高,电力批发价格在当天中午会下滑至平均10美元/兆瓦时,然后在晚上升至平均80美元/兆瓦时。作为参考,1兆瓦时要比一个美国家庭平均每月消费的电量多一些。
  
  由于没有燃料成本,太阳能将成为首选的动力来源,造成所有发电机的低价格,随着电网的太阳能的发电量增加,太阳能的电力曲线将变得更加尖锐。
  
  在风能和太阳能向电网提供能源比例高的情况中,其低价格(低于5美元/兆瓦时)的时段频率增加到3%和19%之间,取决于地区和可再生能源的组合。德克萨斯州的太阳能电站与其邻近地区的电力连接有限,以接近零价格的频率经历了最高频率。
  
  能源价格低于每兆瓦时5美元的时间份额
  
  平均每小时电力批发价格随着可变可再生能源(VRE)渗透率的下降而下降,其降幅为5美元至16美元/MWh,具体取决于该地区以及风能和太阳能的组合。平均电力批发价格的下降以及价格非常低的时期常见事件将影响可变可再生能源(VRE)的盈利能力以及在上述时间内运营的核电厂和煤电厂等不灵活的发电机。
  
  更加需要按需供电
  
  价格波动随着可变可再生能源(VRE)价格的上涨而增加,特别是在强风的情况下。早在春季CAISO的价格可以在$0到$50/MWh之间变化,风力发电量很大,但是在可变可再生能源(VRE)低的情景下,它的范围会缩小得更窄。
  
  用于填补短期电力缺口的电力辅助服务的平均价格预计将随着风能和太阳能的变化而大幅上升。
  
  最后,研究发现在太阳能输出下降后,高峰时段将从中午转移到傍晚。这些新的“净峰”期限较短,但分布在一年中的更多天。
  
  用于填补短期电力缺口的电力辅助服务的平均价格预计将随着风能和太阳能的变化而大幅上升。
  
  虽然峰值通常是通过增加传统发电厂来实现的,但净峰值时间较短会为目标能效创造机会,降低电力需求(需求响应),零售率变化以反映新的高峰时间,甚至电池。
  
  这个调查研究只是强调了这些改变的电力价格模式对需求和供应方电力部门决策的可能影响。但它为后来计划对低和高可变可再生能源(VRE)期货的这些决策进行定量评估奠定了基础。
  
  编辑:Harris
  
 

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