NEOM公司能源市場(chǎng)分析總監(jiān)、澳大利亞Octopus投資公司能源市場(chǎng)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(duì)澳大利亞國(guó)家電力市場(chǎng)(NEM)帶來(lái)的前所未有的影響。隨著屋頂光伏市場(chǎng)繼續(xù)推動(dòng)澳大利亞日內(nèi)需求和價(jià)格趨勢(shì)的變化，客戶在未來(lái)幾年仍將是該國(guó)能源轉(zhuǎn)型的重要組成部分。

從電力需求的角度來(lái)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(yùn)營(yíng)需求記錄也在這個(gè)季節(jié)被打破。然而，實(shí)現(xiàn)最低運(yùn)營(yíng)需求的關(guān)鍵因素是屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量的增長(zhǎng)。Adisa的這篇文章深入探討了屋頂光伏系統(tǒng)在新能源市場(chǎng)中帶來(lái)的前所未有的影響。

屋頂光伏系統(tǒng)成為應(yīng)對(duì)電價(jià)上漲的對(duì)沖措施

按人均計(jì)算，澳大利亞目前是全球屋頂光伏行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)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(guó)目前累計(jì)安裝的屋頂光伏系統(tǒng)總裝機(jī)容量達(dá)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(chǎng)的驚人增長(zhǎng)早在十多年前就開始了，當(dāng)時(shí)澳大利亞聯(lián)邦政府和地方政府出臺(tái)了慷慨政策和返利計(jì)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(shù)的突破導(dǎo)致光伏組件成本快速下降，許多澳大利亞家庭將這項(xiàng)技術(shù)視為多年來(lái)應(yīng)對(duì)電價(jià)不斷上漲的對(duì)沖措施。

圖1澳大利亞安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量與峰值需求對(duì)比圖

澳大利亞的屋頂光伏市場(chǎng)發(fā)展對(duì)澳大利亞國(guó)家電力市場(chǎng)(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(yùn)營(yíng)，以及增加對(duì)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(jī)容量增長(zhǎng)了3到4倍，這是一個(gè)驚人的結(jié)果。特別是新南威爾士州在過去六年中取得了巨大的增長(zhǎng)，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(lǐng)先州。然而其他州的電力需求在同一時(shí)期保持相對(duì)平穩(wěn)。

如上所述，澳大利亞的運(yùn)營(yíng)需求是電力總需求減去屋頂光伏發(fā)電量。因此，假設(shè)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(yùn)行需求減少?？紤]到運(yùn)營(yíng)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(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素。

圖2新南威爾士州按時(shí)間劃分的屋頂光伏發(fā)電與一天不同時(shí)間的運(yùn)營(yíng)需求

如圖2所示，在屋頂光伏的裝機(jī)容量增長(zhǎng)的推動(dòng)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(lái)一直在增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)這將繼續(xù)推動(dòng)對(duì)電池儲(chǔ)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(lái)10年將面臨燃煤發(fā)電廠退役(約6GW)帶來(lái)的巨大容量缺口，天然氣發(fā)電廠和儲(chǔ)能系統(tǒng)將如何滿足這一增長(zhǎng)趨勢(shì)還有待觀察。最近，該州宣布計(jì)劃部署一些大型電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，例如Riverina電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和Darlington Point電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。而在儲(chǔ)能領(lǐng)域另一個(gè)值得關(guān)注的關(guān)鍵發(fā)展是2GW的Snowy 2抽水蓄能發(fā)電項(xiàng)目。目前尚不清楚該項(xiàng)目開發(fā)商能在多快的時(shí)間內(nèi)上線運(yùn)營(yíng)這個(gè)項(xiàng)目，以幫助管理該州日益增長(zhǎng)的日間需求。

從積極的方面來(lái)看，新南威爾士州安裝的屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量增長(zhǎng)(在一定程度上)彌補(bǔ)了Liddell燃煤發(fā)電廠在去年退役之后留下的供應(yīng)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(jī)容量增長(zhǎng))是相關(guān)的，并且是可以預(yù)料的，因?yàn)橄M(fèi)者試圖保護(hù)自己免受容量短缺留下的高額電費(fèi)的影響——盡管這是一個(gè)需要進(jìn)一步分析的問題。

圖3澳大利亞務(wù)州從2017到2023年的日內(nèi)運(yùn)營(yíng)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(shì)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(yùn)營(yíng)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(shì)已經(jīng)發(fā)生了變化，主要是由屋頂光伏系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的。澳大利亞各州的共同趨勢(shì)是中午的電力需求下降，非白天時(shí)段電力需求增加，這突出了多年來(lái)屋頂光伏發(fā)電帶來(lái)的持續(xù)影響。

在昆士蘭州，6年來(lái)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(shí)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(fù)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(shì)引發(fā)了人們對(duì)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(dǎo)地位的燃煤發(fā)電廠退役的情況，新能源未來(lái)的發(fā)電組合應(yīng)該是什么。盡管人們已經(jīng)看到許多有關(guān)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的最終投資決定(FID)公告，但部署分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。鑒于目前屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量增長(zhǎng)的趨勢(shì)，政策制定者將會(huì)關(guān)注配電網(wǎng)的建設(shè)，尋求一些緩解供電緊張的機(jī)制，這只是時(shí)間問題。

新的一天正在到來(lái)

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(dú)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(chǔ)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(jī)容量的增長(zhǎng)對(duì)運(yùn)營(yíng)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(jī)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(shí)間問題，這意味著該州的屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量將高于峰值需求。因此，在澳大利亞的春季，當(dāng)需求通常較低和陽(yáng)光輻照度通常較高時(shí)，屋頂光伏系統(tǒng)對(duì)南澳大利亞州運(yùn)營(yíng)需求的影響是明顯的。澳大利亞能源市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商(AEMO)曾經(jīng)預(yù)測(cè)，南澳大利亞將出現(xiàn)運(yùn)營(yíng)需求為零或負(fù)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(jià)或負(fù)電價(jià)的事件，南澳大利亞州最近的運(yùn)營(yíng)需求為零或負(fù)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(yùn)營(yíng)需求

在2023年10月1日，南澳大利亞州電網(wǎng)的運(yùn)行需求最終在下午1點(diǎn)左右降至零(甚至為負(fù))，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(shè)施的電力出口到鄰近的維多利亞州，其中6%來(lái)自光伏系統(tǒng)，13%來(lái)自風(fēng)力發(fā)電設(shè)施，4%來(lái)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(yùn)營(yíng)商用于電力系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)。值得注意的是，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮重要的作用，因?yàn)樗鼈兝昧诉^剩的電力充電。

然而，屋頂光伏系統(tǒng)的這種驚人增長(zhǎng)的影響超出了需求。

屋頂光伏發(fā)電量增長(zhǎng)也導(dǎo)致市場(chǎng)價(jià)格受到嚴(yán)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(yùn)營(yíng)需求低于正常水平，春季的負(fù)定價(jià)情況會(huì)加劇。

圖5澳大利亞各州負(fù)定價(jià)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(fù)定價(jià)事件數(shù)量有所增加。事實(shí)上，2023年已經(jīng)打破了負(fù)定價(jià)的記錄。不出所料，這些價(jià)格下跌的時(shí)期大多發(fā)生在春季。春季出現(xiàn)的負(fù)定價(jià)已經(jīng)占到澳大利亞新能源市場(chǎng)負(fù)定價(jià)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(fù)定價(jià)，這些負(fù)定價(jià)事件的增長(zhǎng)與該州屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量的驚人增長(zhǎng)相吻合，如圖1所示。

然而，這里的關(guān)鍵問題是：屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量與負(fù)定價(jià)事件之間存在什么相關(guān)性(如果有的話)?如圖6所示，陽(yáng)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(fù)定價(jià)事件之間的相關(guān)性最為明顯。在2023年，春季的前兩個(gè)月合計(jì)占澳大利亞新能源市場(chǎng)負(fù)價(jià)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(jī)容量增長(zhǎng)只是推動(dòng)負(fù)定價(jià)的一個(gè)因素，而其他因素也在這些定價(jià)結(jié)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(jī)容量與澳大利亞各州在各個(gè)季節(jié)的負(fù)價(jià)格

政策制定者試圖減少這些來(lái)自家庭的大量電力出口對(duì)電網(wǎng)的影響。例如南澳大利亞州政策制定者推出了一項(xiàng)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(shù)，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(luò)供應(yīng)商沒有對(duì)屋頂光伏發(fā)電進(jìn)行靈活控制。

展望未來(lái)，在澳大利亞各州的新能源市場(chǎng)，屋頂光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量的增長(zhǎng)不會(huì)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(lái)十年內(nèi)退役，加上現(xiàn)有的激勵(lì)措施，預(yù)計(jì)這些退役的燃煤發(fā)電廠帶來(lái)的價(jià)格上漲將會(huì)促進(jìn)屋頂光伏系統(tǒng)的采用，因?yàn)橄M(fèi)者希望降低電費(fèi)。

這種向清潔技術(shù)轉(zhuǎn)變的能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)，以及屋頂光伏系統(tǒng)滿足日間需求帶來(lái)的變化，預(yù)計(jì)將在未來(lái)幾年推動(dòng)日益增長(zhǎng)的靈活性需求。這在多大程度上導(dǎo)致了分布式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)或社區(qū)電池儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)的采用有所提高，一些創(chuàng)新的項(xiàng)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(duì)電網(wǎng)的影響方面，需要向澳大利亞學(xué)習(xí)的地方很多。例如，NEOM公司制定了采用100%可再生能源的目標(biāo)，因此，從一開始就在其中央規(guī)劃和設(shè)計(jì)中實(shí)施了分布式能源(DER)的強(qiáng)大戰(zhàn)略。如果規(guī)劃得當(dāng)，屋頂光伏系統(tǒng)等分布式能源可以對(duì)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(shí)，分布式能源(DER)的資源可以為關(guān)鍵業(yè)務(wù)(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(jī)容量的空前增長(zhǎng)表明，世界各地的電網(wǎng)正在通過分布式發(fā)電設(shè)施迅速增長(zhǎng)而得到發(fā)展，而全球電力服務(wù)商將利用屋頂光伏系統(tǒng)提供服務(wù)，并在應(yīng)對(duì)相關(guān)挑戰(zhàn)時(shí)具有一定的靈活性。

來(lái)源：pv-magazine