“净零电 - 可再生电网上的长期储能”（五）：商业案例

五、长期储能业务案例

1、如果创造机会部署更长时间的储能，可以在能源系统中创造显着的经济和环境效益

一些行业参与者正致力于长期储能的商业部署，投资回报率超过 10%。

为了实现更广泛的商业部署，长时储能必须实现最佳的成本降低和性能轨迹，以及技术成熟度。

长期储能创造的价值可以让客户广泛受益。以下客户业务案例说明了某些应用程序在不久的将来创造价值的潜力。未来面临传输瓶颈的公用事业将受益于采购和部署长期储能，但面临货币化的不确定性。

短期内需要市场支持机制和监管激励措施，以释放某些商业案例的竞争力并吸引必要的私人投资。

2、到2025年，长期储能项目的投资回报将与其他能源技术相媲美，但短期内市场支持至关重要

到 2025 年，所有建模的长期储能用例的内部收益率 (IRR) 远高于最低投资者吸引力阈值，并且与当前成熟能源项目的基准内部收益率 (IRR) 相当。其高盈利能力很大程度上归因于假设成本轨迹，这将需要适当的市场生态系统支持的早期部署和投资。

对于大多数模拟的商业案例，需要实施市场机制以使内部收益率到 2025 年远高于 10%。这里可再生发展的早期例子具有指导意义。完全依赖于现有法规和收入流的 2025 年部署的长期储能项目的内部收益率 (IRR) 与商业化早期光伏和风能的内部收益率 (IRR) 相当. 他们的发展得益于专门的公共政策支持计划。以类似的方式，长期储能的竞争力可以通过符合获取其价值的净零目标的政策行动来释放。总的来说，除了本文中的商业案例研究外，长时储能还提供了更广泛的应用，

3、长期储能资产今天已经看到一些商业安装，但需要克服一些关键挑战才能进行更广泛的商业部署

通过以下四个案例研究探讨了长期（2025-2030）长期储能部署的不同用例。选定案例的正净现值 (NPV)，受内部收益率超过 10% 的推动；由于系统成本降低和投资要求降低，随着商业运营日期移至 2030 年及以后，这种情况将有所改善。在长期储能部署在经济上尚不可行的情况下，存在释放经济可行性的潜在机制。

不同的长期储能用例可以使广泛的客户受益，包括公用事业、独立电力生产商、输配电系统运营商、具有环境、社会和公司治理承诺的企业、对正常运行时间要求高的行业公司、孤立的岛屿社区和有后备需求的公共和医疗保健服务。虽然共同的主题是需要电力弹性，但每个用例都是由当地法规驱动的。例如，具有电网系统运营能力的公用事业公司可能会使用长期储能应用来满足能源传输、容量提供、输配电优化和稳定服务交付的需求。

4、一项美国案例研究表明，公用事业公司如何从多个长期储能应用中受益，但在货币化方面面临不确定性

在美国，一些公用事业公司负责当地电网的能源生产和运营。他们通常依靠碳密集型天然气调峰发电厂来支持本地负载和可靠性。当发电和需求之间存在差距时，就会出现输电瓶颈。有限的输电容量和建设输电系统的挑战推动了提高输配电网络利用率以及保持低碳未来可靠性的需求。鉴于大量可再生能源发电量的快速增长，需要对未来几十年的输电投资做出关键选择。

对于这些客户，长效储能系统可以提供多种解决方案。长时储能系统满足天然气调峰电厂的部分电力需求，降低生产和排放成本。此外，长期储能可以吸收和存储目前在高峰生产期间削减的大量电力。长期储能还提供备用容量，以取代目前提供这项服务的天然气发电厂。随着长期储能容量的增加，可以优化输配电网络的利用率和昂贵的容量扩展。

该案例显示净现值 (NPV) 介于 -1.1 亿美元和 4.2 亿美元之间。为了达到高端，市场机制必须充分到位，以确保可以获得利益，特别是如果客户不是同时运营电网的公用事业公司。

在传输优化、容量提供和碳减排方面的成本节约（分别为2.3 亿美元、2.9 亿美元和2.1 亿美元到2.2 亿美元）创造总价值 3 亿美元到 8. 3 亿美元的最重要因素。比较不同场景下的输电成本和储能成本，以确定抵消输电支出所需的储能投资。碳减排的成本节约源于用长期储能替代天然气调峰发电厂的机会。

本案的经济性对碳减排价格和项目开工日期较为敏感。当商业运营日期移至 2030 年时，内部收益率（IRR）将大幅提升至 9% 至 25%，头两年将开始建设长时效储能系统。此外，加速碳减排价格上涨可能导致内部收益率高达 16% 和 29%，运营日期分别为 2025 年和 2030 年。

为了确保公用事业长期储能的经济可行性，已经确定了几个关键条件。首先，长期存储资产所有者将能够通过适当的市场机制将碳减排带来的收益货币化。其次，监管选项或激励措施将到位，以使业主的投资与其他脱碳努力的成本保持一致。第三，二氧化碳当量价格将随着国家减排计划的雄心壮志（如国家自主贡献）而上涨。第四，可再生能源拥有者将尽可能使用长期储能进行充电，尤其是在净零电网尚未完全部署的情况下；这可以通过促进能源生产可追溯性和原产地证明的计划来确保。

六、竞争力之路和关键市场驱动力

1、通过改变存储的监管和支付方式来帮助释放长期存储价值的三个潜在行动

推动长期储能技术的经济性和技术成熟度应与可再生能源的大规模部署保持一致，以实现最大的社会成本降低。

以实际行动构建支持性生态系统，将促进市场的快速发展。特别是，确定了三个关键的行动领域：

（1），长期的系统规划有助于吸引足够水平的私人投资

• 优化容量组合、电网基础设施和储能系统的前期规划。

• 明确可再生能源目标以创造对储能的需求并为投资者提供可见性。

• 加强跨市场和跨地区努力的国际协调。

（2），支持首次部署和扩展能力，以降低投资者的进入门槛和风险

• 专门的支持计划，以释放成本削减潜力并测试新的市场机制。

• 有针对性的支持计划，例如可再生能源和长期储能招标，以激励行业参与者的参与。

• 支持改进制造和供应链，以扩大规模并减少资本支出。

（3），创建市场以确保资产生命周期内的财务回报

• 确保灵活性补偿的市场机制和设计。

• 促进监管以促进长期储能的采用（例如，安全标准、获取长期储能价值的市场规则）。

2、缺乏支持性市场可能会大大延迟长期储能技术的部署

长期储能技术的及时成熟对于可再生能源与电力系统的最佳整合至关重要。

长期储能可以在世界电力部门的脱碳方面发挥重要作用。到 2040 年，部署长期储能可每年减少 1.5 至 23 亿吨二氧化碳排放，并通过启用可调度的可再生能源和更换排放工厂来取代传统的天然气调峰能力（目前电力部门排放约 23 亿吨） . 10% 至 15%）。

最重要的是，这样做没有额外的社会成本。仅在美国，到 2040 年，100% 的脱碳情景每年可将电力系统的总体成本降低约 350 亿美元，其中 50 亿美元将来自输配电项目中长期存储应用的扩展。

为了充分发挥其潜力，长期储能技术需要随着可再生能源的广泛部署达到技术和经济成熟度。长期储能开发商能否实现本研究中概述的成本降低轨迹取决于改进的技术设计、制造能力的精简和优化以及规模因素。此外，快速的技术进步对于确保它们的快速采用至关重要。只有足够迅速成熟以满足市场需求的技术才有可能包含在支持电力系统转型的解决方案组合中。

可能会出现具有长期储能功能的潜在加速器。它们可能包括比本研究假设更快的净零电力系统轨迹，无论是在地方一级，还是在具有高脱碳目标的地区或国家。这些自然需要解决方案来降低风险并平衡大量可再生能源的整合。此外，持续和递增的二氧化碳定价将通过创造新的收入流和加强现有收入流来增加特定业务案例的价值。最后但同样重要的是，替代解决方案的开发及其部署限制（例如锂离子电池的供应链短缺和电动汽车领域的高需求）可能会显着影响对长期储能技术的需求。

3、到 2040 年实现最佳的长期存储容量部署将需要大量投资

总体而言，使用长期储能以最具成本效益的方式升级电力系统将需要大量私人投资。到 2025 年部署预计产能可能需要 500 亿美元的累积资本支出投资，到 2040 年，全球将需要 1.5 万亿至 3 万亿美元来实现渐进式成本预测。

长期储能技术也将受益于政府的支持，以便在净零过渡需要时尽快启动市场。这些技术的短期资金可以被视为一项长期投资，它将以低成本电力系统和降低风险过渡的形式获得回报。

4、一个有行动的支持性生态系统将促进市场的快速发展

为了克服这个新兴市场目前的成本差距和技术不确定性，长期储能委员会认为，政府和企业领导者可以通过建立正确的生态系统来促进市场发展，从而加快投资。

已经确定了影响最大的三个关键支持行动领域：

（1），长期系统规划，创造正确的投资信号

政府和行业对净零排放的明确承诺和全面的脱碳路线图对于实现气候目标至关重要。长期的系统规划可以在技术进步和早期系统部署方面吸引足够的私人投资，以确保及时开发支持解决方案，例如长期储能。

长期储能可以显着提高电力系统的可靠性和弹性。净零电力系统可以从前期规划（类似于美国公用事业公司的综合资源计划）中受益，以优化容量组合、电网基础设施和存储部署。前期规划将最大限度地减少紧急采购的数量，这通常会导致购买不适合长期储能系统需求的设备。

建立新的容量扩展模型的学术和行业进步导致了一系列关于如何规划严重依赖可再生能源和存储的低碳电网的最佳实践。在可能的情况下，容量扩展模型及其所需的投资决策应基于至少一整年的每小时分辨率的电网运行，包括天气和负荷的变化以及反映每日、每周和季节性的季节性波动；多个天气年份和关键的未来系统条件，例如技术可用性、商品价格或其他变量。这将降低消费者成本以及意外中断和供应链限制的风险。

一些国家和地区已经在规划包含长期储能的电力系统。例如，加利福尼亚州已经采购了兆瓦级的长期存储系统，澳大利亚的新南威尔士州去年在其电力基础设施路线图中宣布购买 2GW 的长期存储。

明确的可再生能源目标和加速许可战略也将创造早期的储能需求，以平衡可再生能源发电的可变性。可再生能源发电、输配电网和储能高度互联。因此，关于可再生能源整合、存储和电网升级的明确战略将为投资者提供可见性并激励可再生能源开发商采用。

最后技术成熟的能源，国际协调对于建立世界实现净零电力的道路也至关重要。协调工作的原则和经验教训可以在整个市场上复制。具有相似需求的应用程序或区域可以联合起来监控最能支持能源转型的技术，创建可以开发需求和提供知识的工业或区域网络。所有参与者都需要继续扩展他们对长期储能技术的能力、价值和轨迹的知识基础。

（2），支持首次部署和扩展能力推出市场

大多数新的长期储能技术尚未完全商业化，这对筹集大量私人资本构成了障碍。如果没有成熟的长期储能市场和对这些系统性能的跟踪记录，投资者对高风险的看法将限制投资并限制开发商继续测试和改进技术的能力。

因此，长期储能大规模示范的专门支持计划对于确保这些技术能够充分发挥其技术和成本降低潜力并测试新的市场机制至关重要。这种支持可以采取多种形式，下面列出了其中一些形式，应在短期内实施以加快部署。

例如，对于公用事业规模并网示范长期储能系统的部署，政府资助的赠款和金融工具将至关重要。资金将加速设计改进技术成熟的能源，通过研发降低成本，减少运营绩效的不确定性，从而降低投资者对此类项目的风险。

英国和美国等国家已经采取了一些措施，英国商业、能源和工业战略部于 2021 年初启动了 1 亿美元的长期储能示范项目竞赛，以加速项目商业化。同样，美国能源部已经启动了一项计划，以在十年内将持续时间超过 10 小时的长期储能成本降低 90%。该计划要求预算超过 10 亿美元。欧盟提供的创新基金还为基于创新技术的储能项目提供资金。不仅是赠款，混合融资工具、主题增长工具或信用增强机制等金融工具也将有助于促进私人融资和降低早期项目的风险。

行业参与者还可以从太阳能或风能等其他清洁技术的成功支持计划中学习（例如，根据既定标准鼓励对表现最佳的技术进行招标），并在技术中立的基础上实施类似措施。可再生能源参与者、系统运营商或承购商以及与长期储能技术提供商的合作伙伴关系也可以加速早期长期存储部署。愿意支付绿色溢价的先行者（如矿业公司或数据中心）对于快速启动市场和发展学习曲线至关重要。与储能供应商、公私合作伙伴关系或早期市场机制共同举办的可再生能源招标可以加速部署。这样，

同样，制造和供应链的改进可以将总投资减少 15% 到 30%。这种支持可能包括提高制造效率、自动化组装和具有成本效益的采购。

为了实现完全脱碳，更难脱碳的应用需要清洁技术解决方案。其中包括为医院或电信塔等关键负载提供备用电源，在这些地方，任何技术的脱碳都会比使用基于化石燃料的装置产生更高的成本。长时储能适合这些备用应用；但是，备用使用所暗示的低利用率可能会导致不利的经济性。

（3），创造市场以获取长期储能价值并允许货币化

即使在商业准备阶段，未来成本轨迹和可以在其生命周期内捕获的收入资产仍存在风险。当前市场通常无法捕捉到长期储能的全部价值，因为：

• 电力市场大多是短期的（例如日前或日内），通常不提供降低资本风险的长期协议。

• 多日多周市场信号弱，激励储能系统一天可多次充放电；

• 碳减排抵消计划要么不存在，要么不足以补偿投资者的额外资金。

因此，在中短期内，市场的设计必须使长期储能所创造的利益能够带来财务回报和有吸引力的内部回报率。一些市场设计和监管措施可以帮助最大限度地降低商业储能系统的运营风险，在资产的生命周期内提供收入可见性。

为长期储能创造正确激励信号的最佳市场设计将因地点而异，具体取决于当地资源和基础设施。例如，在价格波动有限的市场中，发电商和储能系统所有者可能越来越难以仅从能源支付中获得收入。这些市场可能需要重新设计以补偿灵活性，这可能是通过长期产能支付或新的不平衡补偿市场。或者，其他市场可能需要开放长期存储作为承诺的容量和平衡提供者。这可能会带来多种好处，包括竞争加剧、电力部门创新增加以及电网灵活性和弹性的提高。

最后，从监管的角度来看，需要一些长期采用储能的要求和驱动因素。长期储能技术在成熟度、安全特性和用例方面差异很大，导致缺乏共识和评估。此外，储能系统在能源系统中的作用是复杂的，无论是在电力系统内还是与工业最终用途相结合。因此，有必要通过建立明确的市场规则来正确评估长期储能。此外，对长期储能的明确定义，包括最低技术和安全要求，将有助于其在市场上的开发和实施。最后，

一些世界领先的国家已经制定了明确旨在满足长期储能需求的立法示例。例如，加利福尼亚法案 AB2255 (2020) 提出了一种新的监管方法，因为它试图制定一个在全州范围内采购和部署长期储能系统的流程。此外，亚利桑那州引入了一项激励计划旨在通过为放电时间超过 5 小时的储能技术提供激励措施来鼓励更长的持续时间。英国正在就提高长期储能盈利能力的不同途径进行对话，包括 15 年容量市场或平衡机制。

综上所述

该报告指出，长期储能可以在电力部门完全脱碳方面发挥关键作用，为将全球气温上升限制在《巴黎协定》规定的 1.5°C 限制提供了途径。它可以提供电力系统所需的灵活性和稳定性，将可再生能源在发电中所占份额的增加与其固有的可变性相结合，并且可以以可控的成本实现这一目标。

来自长期储能供应商的数据表明，它具有成为最具成本竞争力的储能解决方案的巨大潜力，并且随着太阳能和风能成为主要的电力来源，大规模部署的社会效益是显而易见的。

然而，这些预测带有一个重要的警告。只有在中短期内采取行动，为长期储能市场的发展创造合适的框架条件并刺激早期投资，这种情况才会发生。未来几年需要大规模部署以扩大规模并实现此处列出的成本预测。政府需要建立一个支持性的生态系统，包括长期规划、经济激励和适当的市场设计。

需要明确的是，这不是基于公共成本的持续补贴系统的提议：提议的提议旨在启动一个运作良好的市场，以支持社会快速脱碳的目标。所有证据表明，这可能是一个对投资者非常有吸引力的市场：这个大型新兴产业提供长期储能系统，装机容量为 1.5 至 2.5TW，而 2040 年所需的投资可能达到 1 至 3 万亿美元，并具有潜在回报。