NEOM公司能源市場分析總監(jiān)、澳大利亞Octopus投資公司能源市場前投資總監(jiān)Lumi Adisa在日前發(fā)布的一篇分析文章中深入探討了屋頂光伏系統(tǒng)對澳大利亞國家電力市場(NEM)帶來的前所未有的影響。隨著屋頂光伏市場繼續(xù)推動澳大利亞日內(nèi)需求和價格趨勢的變化，客戶在未來幾年仍將是該國能源轉型的重要組成部分。

從電力需求的角度來看，由于天氣溫和，不需要提供額外的供暖或制冷，澳大利亞春季的電力需求通常處于中等水平，許多最低的運營需求記錄也在這個季節(jié)被打破。然而，實現(xiàn)最低運營需求的關鍵因素是屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量的增長。Adisa的這篇文章深入探討了屋頂光伏系統(tǒng)在新能源市場中帶來的前所未有的影響。

屋頂光伏系統(tǒng)成為應對電價上漲的對沖措施

按人均計算，澳大利亞目前是全球屋頂光伏行業(yè)的領導者，約有三分之一的家庭安裝了屋頂光伏系統(tǒng)。2022年，屋頂光伏發(fā)電量占澳大利亞可再生能源總發(fā)電量的26%，該國目前累計安裝的屋頂光伏系統(tǒng)總裝機容量達到16.3GW，幾乎是電網(wǎng)規(guī)模光伏系統(tǒng)的兩倍(8.7GW)。屋頂光伏市場的驚人增長早在十多年前就開始了，當時澳大利亞聯(lián)邦政府和地方政府出臺了慷慨政策和返利計劃，幫助許多家庭用戶克服了屋頂光伏系統(tǒng)前期安裝成本的障礙。隨著技術的突破導致光伏組件成本快速下降，許多澳大利亞家庭將這項技術視為多年來應對電價不斷上漲的對沖措施。

圖1澳大利亞安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量與峰值需求對比圖

澳大利亞的屋頂光伏市場發(fā)展對澳大利亞國家電力市場(NEM)產(chǎn)生了重大影響，包括改變?nèi)諆?nèi)需求，降低大型光伏系統(tǒng)的收入，改變熱電資產(chǎn)的日內(nèi)運營，以及增加對靈活發(fā)電的需求。如圖1所示，在過去的六年，澳大利亞安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量增長了3到4倍，這是一個驚人的結果。特別是新南威爾士州在過去六年中取得了巨大的增長，最近超過了昆士蘭州，成為澳大利亞安裝屋頂光伏系統(tǒng)的領先州。然而其他州的電力需求在同一時期保持相對平穩(wěn)。

如上所述，澳大利亞的運營需求是電力總需求減去屋頂光伏發(fā)電量。因此，假設澳大利亞的電力總需求保持不變，隨著屋頂光伏發(fā)電量的增加，白天的運行需求減少?？紤]到運營電力高峰出現(xiàn)在日落之后，這意味著屋頂光伏發(fā)電是澳大利亞各州可再生能源的日間發(fā)電需求的關鍵驅(qū)動因素。

圖2新南威爾士州按時間劃分的屋頂光伏發(fā)電與一天不同時間的運營需求

如圖2所示，在屋頂光伏的裝機容量增長的推動下，特別是在新南威爾士州(其他各州也是如此)，日間的電力需求多年來一直在增長。預計這將繼續(xù)推動對電池儲能系統(tǒng)等靈活資源的投資。新南威爾士州從低谷到峰值的電力需求目前約為3GW。由于該州在未來10年將面臨燃煤發(fā)電廠退役(約6GW)帶來的巨大容量缺口，天然氣發(fā)電廠和儲能系統(tǒng)將如何滿足這一增長趨勢還有待觀察。最近，該州宣布計劃部署一些大型電池儲能項目，例如Riverina電池儲能系統(tǒng)和Darlington Point電池儲能系統(tǒng)。而在儲能領域另一個值得關注的關鍵發(fā)展是2GW的Snowy 2抽水蓄能發(fā)電項目。目前尚不清楚該項目開發(fā)商能在多快的時間內(nèi)上線運營這個項目，以幫助管理該州日益增長的日間需求。

從積極的方面來看，新南威爾士州安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量增長(在一定程度上)彌補了Liddell燃煤發(fā)電廠在去年退役之后留下的供應缺口。也許這兩件事(Liddell燃煤發(fā)電廠的退役和屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量增長)是相關的，并且是可以預料的，因為消費者試圖保護自己免受容量短缺留下的高額電費的影響——盡管這是一個需要進一步分析的問題。

圖3澳大利亞務州從2017到2023年的日內(nèi)運營需求差異

如上所述，隨著燃煤發(fā)電廠逐步退役的新能源政策，這種上升趨勢在澳大利亞各州都可以看到，這是澳大利亞各州和聯(lián)邦政府以及其他政策制定者必須解決的挑戰(zhàn)。圖3描述了澳大利亞各州從2017到2023的日內(nèi)運營平均需求的差異。雖然這些州的峰值電力需求幾乎沒有變化，但白天的需求趨勢已經(jīng)發(fā)生了變化，主要是由屋頂光伏系統(tǒng)驅(qū)動的。澳大利亞各州的共同趨勢是中午的電力需求下降，非白天時段電力需求增加，這突出了多年來屋頂光伏發(fā)電帶來的持續(xù)影響。

在昆士蘭州，6年來中午的平均需求下降了超過1GW，而晚上的峰值需求增加了250MW以上。維多利亞州在同一時期也出現(xiàn)了類似的日間需求曲線，中午需求下降了約1GW，晚上峰值需求增加了200MW以上。峰值負荷最大的新南威爾士州的日間發(fā)電量變化最大，中午的電力需求下降了近2GW，而晚上峰值需求增加了約100MW。這些趨勢引發(fā)了人們對各州不斷變化靈活性需求的質(zhì)疑，以及考慮到在這些州占主導地位的燃煤發(fā)電廠退役的情況，新能源未來的發(fā)電組合應該是什么。盡管人們已經(jīng)看到許多有關電池儲能系統(tǒng)的最終投資決定(FID)公告，但部署分布式儲能系統(tǒng)仍然是一個挑戰(zhàn)。鑒于目前屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量增長的趨勢，政策制定者將會關注配電網(wǎng)的建設，尋求一些緩解供電緊張的機制，這只是時間問題。

新的一天正在到來

然而，由于種種原因，南澳大利亞州的情況與其他州相比是獨特的。以下是南澳大利亞目前的情況：

?在澳大利亞各州中需求峰值最低。

?可再生能源發(fā)電量在其發(fā)電組合中所占比例最高。

?在其發(fā)電組合中沒有燃煤發(fā)電廠，增加了天然氣發(fā)電廠和電池儲能系統(tǒng)，涵蓋了所有靈活性需求。

由于南澳大利亞州的峰值需求約為3GW，該州安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量的增長對運營需求的影響被放大了。正如前面的圖1所示，南澳大利亞州的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量和峰值需求之間的差距在各州中最小，這兩條線相交只是時間問題，這意味著該州的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量將高于峰值需求。因此，在澳大利亞的春季，當需求通常較低和陽光輻照度通常較高時，屋頂光伏系統(tǒng)對南澳大利亞州運營需求的影響是明顯的。澳大利亞能源市場運營商(AEMO)曾經(jīng)預測，南澳大利亞將出現(xiàn)運營需求為零或負的事件。人們現(xiàn)在已經(jīng)在南澳大利亞州目睹了一些零電價或負電價的事件，南澳大利亞州最近的運營需求為零或負的事件發(fā)生在2023年10月1日(圖4)。

圖4南澳大利亞州在2023年10月1日的運營需求

在2023年10月1日，南澳大利亞州電網(wǎng)的運行需求最終在下午1點左右降至零(甚至為負)，該州的屋頂光伏發(fā)電量占總發(fā)電量的78%。在這種需求水平下，其他發(fā)電設施的電力出口到鄰近的維多利亞州，其中6%來自光伏系統(tǒng)，13%來自風力發(fā)電設施，4%來自天然氣發(fā)電廠。由于可再生能源的高滲透率，70MW的天然氣發(fā)電廠被電網(wǎng)運營商用于電力系統(tǒng)的安全運營。值得注意的是，電池儲能系統(tǒng)發(fā)揮重要的作用，因為它們利用了過剩的電力充電。

然而，屋頂光伏系統(tǒng)的這種驚人增長的影響超出了需求。

屋頂光伏發(fā)電量增長也導致市場價格受到嚴重影響，特別是在春季。由于可再生能源低成本的電力供過于求以及運營需求低于正常水平，春季的負定價情況會加劇。

圖5澳大利亞各州負定價的數(shù)量(春季與其他季節(jié))

如圖5所示，在過去六年中，澳大利亞各州的負定價事件數(shù)量有所增加。事實上，2023年已經(jīng)打破了負定價的記錄。不出所料，這些價格下跌的時期大多發(fā)生在春季。春季出現(xiàn)的負定價已經(jīng)占到澳大利亞新能源市場負定價事件的三分之一至一半以上。有趣的是，新南威爾士州直到大約三年前才出現(xiàn)負定價，這些負定價事件的增長與該州屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量的驚人增長相吻合，如圖1所示。

然而，這里的關鍵問題是：屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量與負定價事件之間存在什么相關性(如果有的話)?如圖6所示，陽光輻照度高的季節(jié)(夏季和春季)表明，在澳大利亞各州，屋頂光伏系統(tǒng)滿足的潛在總需求百分比更高。春季的屋頂光伏系統(tǒng)滲透率與負定價事件之間的相關性最為明顯。在2023年，春季的前兩個月合計占澳大利亞新能源市場負價格的35%左右，屋頂光伏發(fā)電量平均約占總潛在需求的15%左右。然而，屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量增長只是推動負定價的一個因素，而其他因素也在這些定價結果中發(fā)揮了作用，例如并網(wǎng)可再生能源的發(fā)電量和燃煤發(fā)電的不靈活性。

圖6屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量與澳大利亞各州在各個季節(jié)的負價格

政策制定者試圖減少這些來自家庭的大量電力出口對電網(wǎng)的影響。例如南澳大利亞州政策制定者推出了一項新規(guī)定，要求所有新的屋頂光伏系統(tǒng)采用新的逆變器控制技術，以解鎖這些屋頂光伏系統(tǒng)向電網(wǎng)出口的能力，使其能夠根據(jù)電網(wǎng)的需要提供電力。在昆士蘭州等其他州，一些配電網(wǎng)絡供應商沒有對屋頂光伏發(fā)電進行靈活控制。

展望未來，在澳大利亞各州的新能源市場，屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量的增長不會看到任何放緩。由于澳大利亞大部分燃煤發(fā)電廠將在未來十年內(nèi)退役，加上現(xiàn)有的激勵措施，預計這些退役的燃煤發(fā)電廠帶來的價格上漲將會促進屋頂光伏系統(tǒng)的采用，因為消費者希望降低電費。

這種向清潔技術轉變的能源供應結構，以及屋頂光伏系統(tǒng)滿足日間需求帶來的變化，預計將在未來幾年推動日益增長的靈活性需求。這在多大程度上導致了分布式電池儲能系統(tǒng)或社區(qū)電池儲能系統(tǒng)的大規(guī)模采用還有待觀察。令人鼓舞的是，人們開始看到電網(wǎng)規(guī)模電池儲能系統(tǒng)的采用有所提高，一些創(chuàng)新的項目融資支持了它們的發(fā)展。

很明顯，在屋頂光伏系統(tǒng)及其對電網(wǎng)的影響方面，需要向澳大利亞學習的地方很多。例如，NEOM公司制定了采用100%可再生能源的目標，因此，從一開始就在其中央規(guī)劃和設計中實施了分布式能源(DER)的強大戰(zhàn)略。如果規(guī)劃得當，屋頂光伏系統(tǒng)等分布式能源可以對電力系統(tǒng)產(chǎn)生非常積極的影響。例如，在輸電線路發(fā)生重大停電事件時，分布式能源(DER)的資源可以為關鍵業(yè)務(如醫(yī)院)保持供電。

總而言之，澳大利亞安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機容量的空前增長表明，世界各地的電網(wǎng)正在通過分布式發(fā)電設施迅速增長而得到發(fā)展，而全球電力服務商將利用屋頂光伏系統(tǒng)提供服務，并在應對相關挑戰(zhàn)時具有一定的靈活性。

來源：pv-magazine