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第二部分：在ERCOT建立電池儲(chǔ)能收入預(yù)測(cè)模型
在解釋了生產(chǎn)消費(fèi)模型之后，讓我們來研究Modo Energy預(yù)測(cè)的第二個(gè)核心組成部分：調(diào)度模型。
該模型在特定市場(chǎng)條件下模擬儲(chǔ)能的運(yùn)營，其客制化的交易和運(yùn)營策略使電池所有者、運(yùn)營商、開發(fā)商和融資方能夠根據(jù)他們對(duì)于參與電力市場(chǎng)的理解將儲(chǔ)能收益預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)延伸至2050年。
預(yù)測(cè)用戶可以自定義輸入儲(chǔ)能技術(shù)參數(shù)要求，查看不同規(guī)模、容量、持續(xù)市場(chǎng)和區(qū)域點(diǎn)位儲(chǔ)能資產(chǎn)的收入預(yù)測(cè)。通過這種方式，他們可以輕松地基于不同場(chǎng)景建立和比較各個(gè)商業(yè)案例。
那么，這些儲(chǔ)能的收益預(yù)測(cè)是如何計(jì)算的呢？
調(diào)度模型可以模擬單個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行。在此過程中，它計(jì)算儲(chǔ)能參與各種電力交易的收益和循環(huán)率。
一、什么是調(diào)度模型？
調(diào)度模型在一系列市場(chǎng)條件下模擬電池運(yùn)行并最終計(jì)算收入表現(xiàn)。該模型以15分鐘為計(jì)算顆粒度，一直延伸到2050年底。
生產(chǎn)成本模型產(chǎn)生一組市場(chǎng)約束條件，該模型計(jì)算每個(gè)時(shí)期按技術(shù)類型的發(fā)電輸出、輔助服務(wù)采購和各地區(qū)能源價(jià)格，這為滿足預(yù)測(cè)需求的最優(yōu)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模擬提供了參考依據(jù)。生產(chǎn)消費(fèi)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果為調(diào)度模型具有自定義規(guī)格的儲(chǔ)能資產(chǎn)收入預(yù)測(cè)和運(yùn)行情況提供了參考依據(jù)；
但儲(chǔ)能調(diào)度模型是如何工作的？讓我們從您儲(chǔ)能資產(chǎn)的參數(shù)配置開始。
收入預(yù)測(cè)中儲(chǔ)能系統(tǒng)的的哪些方面是可自定義的呢？
這從儲(chǔ)能資產(chǎn)以下可選擇的技術(shù)參數(shù)開始：
額定功率（MW）
能量容量（MWh）
位置（即ERCOT西部負(fù)荷區(qū)）
系統(tǒng)循環(huán)效率（%）
除了電池的物理特性，調(diào)度模型還考慮了電池在其生命周期內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行情況，如下表所示。為此，儲(chǔ)能的收入預(yù)測(cè)還需關(guān)注以下參數(shù)：
日常和年度循環(huán)限制（如每天最多兩個(gè)循環(huán)，這個(gè)和設(shè)計(jì)工況有關(guān)系）
電池循環(huán)壽命（如8000個(gè)循環(huán)）
循環(huán)成本（美元/MWh）- 類似于LCOS儲(chǔ)能度電成本的概念
荷電狀態(tài)（SOC）
電池衰減（SOH）
這些參數(shù)在儲(chǔ)能每天的實(shí)際運(yùn)行中如何轉(zhuǎn)化？實(shí)施這些運(yùn)行約束也使收入預(yù)測(cè)模型更加復(fù)雜。特別是，系統(tǒng)循環(huán)成本和循環(huán)限制使模擬運(yùn)行更接近現(xiàn)實(shí)。理論上，一個(gè)具有完美的收入預(yù)測(cè)模型可以預(yù)見儲(chǔ)能系統(tǒng)在一天交易中每一個(gè)價(jià)差機(jī)會(huì)，這將導(dǎo)致不切實(shí)際的高循成本和收入預(yù)測(cè)。
然而，通過循環(huán)約束，調(diào)度模型只追求有限數(shù)量的較大套利價(jià)差——這在現(xiàn)實(shí)中往往更具可預(yù)測(cè)性。
此外，調(diào)度模型還考慮了NPRR 1186規(guī)定的參與電力交易輔助服務(wù)市場(chǎng)資格要求。根據(jù)儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)長(zhǎng)和荷電狀態(tài)，這限制了電池在某些輔助服務(wù)中可被分配的相應(yīng)容量和電能量。
二、案例展示
這個(gè)用德州市場(chǎng)中的電力輔助服務(wù)品種-ECRS和非旋轉(zhuǎn)備用作為案例解釋非常合適：
ECRS：1h儲(chǔ)能系統(tǒng)可被分配其額定功率的最多SOC-50%。2h或更長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能系統(tǒng)可被分配參與ECRS服務(wù)高達(dá)其全部額定功率。
Non-Spin非旋轉(zhuǎn)備用：1h儲(chǔ)能系統(tǒng)可分配額定功率最多SOC-25%，而2h儲(chǔ)能可分配最多額定功率SOC-50%。
RRS和調(diào)節(jié)：大于1h儲(chǔ)能系統(tǒng)不受限制，最高達(dá)其全部額定功率。
在定義了約束邊界和參數(shù)規(guī)格后，儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電力交易的過程在調(diào)度模型中是如何展開的？ERCOT預(yù)測(cè)中調(diào)度模型運(yùn)行的一天是什么樣子？
讓我們回顧一下德克薩斯州西部一個(gè)10MW/20MWh-2h電池儲(chǔ)能系統(tǒng)一天的運(yùn)行情況。在此示例中，儲(chǔ)能系統(tǒng)將根據(jù)2023年夏季一天的實(shí)際運(yùn)行價(jià)格參與電力交易。
（一）從凌晨0點(diǎn)到上午9點(diǎn)：
儲(chǔ)能系統(tǒng)開始時(shí)的荷電狀態(tài)剛剛超過10 MWh
整個(gè)上午它僅參與響應(yīng)性備用服務(wù)（RRS）和向下調(diào)節(jié)
RRS的調(diào)度率接近零，這意味著當(dāng)所有其他輔助服務(wù)價(jià)格低且大致相當(dāng)時(shí)最具吸引力
同時(shí)向下調(diào)節(jié)提供了在充電時(shí)賺取收入的額外好處，并且在清晨這是價(jià)格最高的服務(wù)
（二）從上午9點(diǎn)到下午2點(diǎn)：
光伏發(fā)電從接近零逐漸過渡至最大輸出
儲(chǔ)能系統(tǒng)在能源價(jià)格低時(shí)充電，約在上午11點(diǎn)達(dá)到SOC100%荷電狀態(tài)
儲(chǔ)能系統(tǒng)還優(yōu)先考慮ECRS輔助服務(wù) - ECRS是這一時(shí)期清算價(jià)格最高的服務(wù)
下午1:45，當(dāng)能源價(jià)格上升到500美元/MWh以上時(shí)，電池以其全額定功率放電
（三）從下午2點(diǎn)到晚上10點(diǎn)：
電池主要分配容量到ECRS輔助服務(wù)
隨著輔助服務(wù)價(jià)格相對(duì)波動(dòng)，儲(chǔ)能逐漸調(diào)整部分容量參與RRS和向上調(diào)節(jié)輔助服務(wù)
儲(chǔ)能不再放電，因?yàn)槟茉磧r(jià)格在25至50美元/MWh之間
大約晚上10點(diǎn)，能源價(jià)格超過300美元/MWh，促使儲(chǔ)能系統(tǒng)在多個(gè)時(shí)段以其全額定功率放電。這使其荷電狀態(tài)耗盡至SOC50%。該預(yù)測(cè)在每個(gè)24小時(shí)期間使用生產(chǎn)消費(fèi)模型對(duì)能源和輔助服務(wù)價(jià)格進(jìn)行預(yù)測(cè)和交易優(yōu)化，累計(jì)起來便可得到2050年的電池收入和循環(huán)率。
三、調(diào)度模型的準(zhǔn)確性如何，局限性是什么？
使用2024年1月至5月的歷史電價(jià)模擬運(yùn)行儲(chǔ)能資產(chǎn)，相對(duì)于ERCOT的儲(chǔ)能收益指數(shù)（代表平均值），該模型的表現(xiàn)約高出15%。這代表了ERCOT電池在這一時(shí)期的電力交易收入捕獲水平。
此外，各市場(chǎng)的收入比例與ERCOT的儲(chǔ)能收益指數(shù)相對(duì)一致，盡管調(diào)度模型傾向于通過能源套利嘗試最大化總體儲(chǔ)能資產(chǎn)收入而單次循環(huán)收入。這導(dǎo)致的收入將對(duì)應(yīng)于2024年前五個(gè)月ERCOT1h儲(chǔ)能系統(tǒng)的第65個(gè)百分位。
四、總結(jié)
相對(duì)于市場(chǎng)平均收益的超額表現(xiàn)主要是基于調(diào)度模型的一些假設(shè)-完美預(yù)見性。這使電池能夠最大化能源市場(chǎng)中的充放電價(jià)差。此外，考慮清算價(jià)格和歷史激活率的組合，它能夠在全天中最優(yōu)地分配輔助服務(wù)容量。
調(diào)度模型還配置為電池作為電力市場(chǎng)的"價(jià)格接受者"。這意味著模擬電池的調(diào)度不會(huì)影響生產(chǎn)成本模型的結(jié)果。換句話說，調(diào)度電池放電不會(huì)影響能源價(jià)格。
然而，調(diào)度模型用于限制每日循環(huán)的假設(shè)引導(dǎo)儲(chǔ)能資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)真實(shí)的循環(huán)。通常，電池僅捕獲每天最大的價(jià)差，這些價(jià)差在其時(shí)間安排上往往更具可預(yù)測(cè)性。
