中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：長(zhǎng)久以來(lái)，德克薩斯州以石油和天然氣行業(yè)聞名。過(guò)去十年來(lái)，德克薩斯州的名片上又增添了風(fēng)電這一清潔能源。如果把德克薩斯州看作是一個(gè)國(guó)家，它將是全球第四大風(fēng)電生產(chǎn)國(guó)。而最近幾年，又一項(xiàng)清潔能源也在德克薩斯州蓬勃發(fā)展，即太陽(yáng)能光伏發(fā)電。
迄今為止，德克薩斯州已建成1.8 GW的太陽(yáng)能項(xiàng)目，其中80%以上是在過(guò)去兩年中建成的，這使德克薩斯州在全美太陽(yáng)能新建裝機(jī)容量排名中名列第三。目前，德克薩斯州太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)就業(yè)人數(shù)約為1萬(wàn)人，比三年前增長(zhǎng)了一倍多。
更讓太陽(yáng)能支持者興奮的是，德克薩斯州主要的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商德克薩斯電力安全運(yùn)營(yíng)公司（ERCOT）預(yù)測(cè)：從現(xiàn)在到2031年的8種潛在發(fā)展情景中，其中6種情景下太陽(yáng)能都將是唯一經(jīng)濟(jì)可行的新建電力來(lái)源，新建太陽(yáng)能光伏裝機(jī)容量預(yù)計(jì)達(dá)到15到28 GW之間。
德克薩斯州大多數(shù)太陽(yáng)能項(xiàng)目均為電力公司規(guī)模，即在空曠的土地上安裝的大規(guī)模太陽(yáng)能光伏陣列，通過(guò)高壓傳輸線路將太陽(yáng)能電力輸送到達(dá)拉斯、休斯頓、奧斯汀和圣安東尼奧等城市。不過(guò)現(xiàn)在，一種不同的太陽(yáng)能發(fā)展形式正在迅速崛起。這種形式是由地方電力合作社和市政電力公司主導(dǎo)，購(gòu)買在城市郊區(qū)安裝的連接配電網(wǎng)的裝機(jī)規(guī)模在1到10 MW之間的“配網(wǎng)級(jí)別”太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目。德克薩斯州20多家小型電力公司已開(kāi)始發(fā)展配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能項(xiàng)目，總裝機(jī)規(guī)模達(dá)100 MW左右，相當(dāng)于一家小型天然氣發(fā)電廠的發(fā)電規(guī)模。
節(jié)省電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施成本
配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能發(fā)展形式受到青睞的主要原因在于其較好的經(jīng)濟(jì)效益。在德克薩斯州西部地區(qū)，一組1 MW的光伏陣列可以為小型電力公司節(jié)省最多達(dá)50%的電力采購(gòu)成本，按照20年期限購(gòu)電協(xié)議（PPA）計(jì)算，每組陣列能夠?qū)崿F(xiàn)大約150萬(wàn)美元的凈現(xiàn)值（NPV）。而在德克薩斯州中部地區(qū)，由于日照強(qiáng)度較低且土地成本較高，每組光伏陣列可實(shí)現(xiàn)的凈現(xiàn)值在25萬(wàn)美元到100萬(wàn)美元之間。
這些經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)從何而來(lái)？一方面是太陽(yáng)能發(fā)電成本的大幅下降。過(guò)去五年中，裝機(jī)容量為1到10 MW項(xiàng)目的成本已從2011年的每瓦4.5美元下降到了2016年的每瓦2.2美元，降幅超過(guò)50%，而今天德克薩斯州的價(jià)格可能只是后者的一半。
但成本下降只是一個(gè)方面。配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的另一個(gè)原因是太陽(yáng)能價(jià)值的提高。被太陽(yáng)能所替代的電力變得越來(lái)越貴了嗎？不是，事實(shí)恰恰相反。由于低成本天然氣的沖擊和發(fā)電能力過(guò)剩，德克薩斯州近年來(lái)的電力批發(fā)價(jià)格普遍較低。自2011年到2016年，德克薩斯州平均電力批發(fā)成本已從每兆瓦時(shí)53美元下降到了每兆瓦時(shí)25美元，降幅達(dá)54%，而且電力期貨市場(chǎng)也呈現(xiàn)出了同樣的趨勢(shì)。
如果被太陽(yáng)能替代的電力越來(lái)越便宜，太陽(yáng)能的價(jià)值怎么會(huì)提高呢？其關(guān)鍵原因在于配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能不僅避免了電力批發(fā)成本，還節(jié)約了其他相關(guān)的非能源成本，如配電網(wǎng)絡(luò)、發(fā)電裝機(jī)等基礎(chǔ)設(shè)施建造成本，尤其是輸電部分。
德克薩斯州輸電成本上漲
德克薩斯州的主要電網(wǎng)ERCOT覆蓋了該州約60%的面積，為州內(nèi)約90%的人口服務(wù)。ERCOT的輸電成本已從2006年的每千瓦不到20美元增加到了2018年的每千瓦53美元（預(yù)測(cè)值）以上，12年間增長(zhǎng)了168%，平均年增長(zhǎng)率達(dá)9%。許多德克薩斯州人認(rèn)為，為輸送德克薩斯州西部和西北部地區(qū)低成本電力（主要為風(fēng)電）而建設(shè)的競(jìng)爭(zhēng)性可再生能源區(qū)域（CREZ）輸電線路是輸電成本增加的罪魁禍?zhǔn)住?
但實(shí)際情況并非如此。即使在收回CREZ輸電線投資之前，ERCOT的輸電成本也在以平均每年6%的速度增長(zhǎng)。
德克薩斯州輸電成本增長(zhǎng)并不是ERCOT一家公司的問(wèn)題。覆蓋了美國(guó)大部分大平原地區(qū)及德克薩斯州20%土地的西南電力集團(tuán)（SPP）也遇到了類似的輸電成本增長(zhǎng)問(wèn)題。在ERCOT和SPP覆蓋區(qū)域都有經(jīng)營(yíng)的德克薩斯州輸電級(jí)別電力公司Golden Spread電力合作社在報(bào)告中稱，他們的輸電成本在2012到2016年間增長(zhǎng)了60%，平均每年增長(zhǎng)12%。
全美性問(wèn)題
能源成本是配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能發(fā)展的關(guān)鍵推動(dòng)因素，作為能源成本的一部分，基礎(chǔ)設(shè)施成本的增長(zhǎng)是全美各地都在面臨的普遍性問(wèn)題。
下圖顯示，不包括發(fā)電裝機(jī)攤銷的電力批發(fā)成本如今只占電力供應(yīng)成本的不到30%。這與我們?cè)?0年前看到的成本結(jié)構(gòu)完全相反，當(dāng)時(shí)電力批發(fā)成本占電力供應(yīng)成本的大約70%?，F(xiàn)如今，電力成本的主要部分都被用在了“冰冷的金屬”上——包括電線、電線桿、變壓器、變電站和發(fā)電資產(chǎn)（即使是在停機(jī)狀態(tài)下），及其管理費(fèi)用、維修運(yùn)營(yíng)和稅務(wù)成本等。
是什么原因造成了輸電花費(fèi)在十年間上漲160%，從2007年的每年80億美元提高到2016年的每年210億美元？
輸電成本的增加是由多種因素造成的，包括因2000年代初期投資力度不足后的追趕式投資，輸電安全和通信系統(tǒng)的更高要求，連接低成本可再生能源和負(fù)荷中心的新建輸電線路的建設(shè)，還有也許是最重要的原因，即享受回報(bào)保證的電力公司由于已經(jīng)擁有足夠的發(fā)電資源，而將投資重點(diǎn)從發(fā)電資產(chǎn)轉(zhuǎn)向輸電基礎(chǔ)設(shè)施。
電力系統(tǒng)輸電成本增加的同時(shí)，得益于能效技術(shù)的廣泛應(yīng)用，全美用電總量從2007年起就一直保持平穩(wěn)。當(dāng)不斷增加的基礎(chǔ)設(shè)施成本分?jǐn)偟焦潭ǖ碾娏繒r(shí)，每千瓦時(shí)電量的成本就相應(yīng)提高了。事實(shí)上，盡管發(fā)電成本降低，美國(guó)平均零售電價(jià)卻從2007年的每千瓦時(shí)9.1美分增長(zhǎng)到了2016年的每千瓦時(shí)10.3美分。
在德克薩斯州如何節(jié)約電費(fèi)
在配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能系統(tǒng)中，電力生產(chǎn)和負(fù)荷距離更近，避免了對(duì)輸電網(wǎng)的使用，也基本不需要使用輸電網(wǎng)或輸電水平的發(fā)電裝機(jī)。這就像租下了靠近自己住處的辦公室，不需要上收費(fèi)高速公路就能輕松出行。不使用高速公路，自然就不需要為其支付費(fèi)用。
當(dāng)然，只有在公平機(jī)制下，司機(jī)才能享受到的成本節(jié)約。以高速公路為例，就是只有在使用高速公路時(shí)才需要付費(fèi)。幸運(yùn)的是，多數(shù)德克薩斯州電力公司都與他們的發(fā)電和輸電（G&T）公用事業(yè)單位和/或批發(fā)電力電網(wǎng)一起設(shè)置電費(fèi)結(jié)構(gòu)，因此能夠準(zhǔn)確反映太陽(yáng)能對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)的價(jià)值。
輸電和發(fā)電裝機(jī)電費(fèi)取決于電力公司在系統(tǒng)峰值期間的負(fù)荷大小，因?yàn)榉逯倒芾硎菦Q定電力基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模和成本的根本因素。德克薩斯州的系統(tǒng)峰值一般出現(xiàn)在炎熱夏季工作日的下午。太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)依賴于太陽(yáng)能的強(qiáng)弱，配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能項(xiàng)目在系統(tǒng)峰值時(shí)段一般能發(fā)電，從而得以抵消輸電和發(fā)電裝機(jī)成本。
ERCOT對(duì)裝機(jī)超過(guò)1 MW交流電的分布式發(fā)電項(xiàng)目采用了不同的電費(fèi)費(fèi)率。因此，德克薩斯州多數(shù)項(xiàng)目的裝機(jī)都是0.99 MW交流電。有時(shí)，兩個(gè)裝機(jī)各為0.99 MW的項(xiàng)目會(huì)在相鄰地點(diǎn)開(kāi)發(fā)，組成總裝機(jī)1.98 MW交流電的組合項(xiàng)目。
配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能項(xiàng)目帶來(lái)的多種價(jià)值
太陽(yáng)能峰值產(chǎn)量常常能夠抵消地方電力公司變電站峰值。因此，如果變電站已經(jīng)臨近峰值極限，那么配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目就可以在真正意義上延長(zhǎng)當(dāng)前變電站變壓器的使用壽命。
下圖展示了一個(gè)位于德克薩斯州中部裝機(jī)為0.99 MW交流電的配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能陣列可帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益，也就是成本節(jié)約。雖然不同電力公司各個(gè)單項(xiàng)效益的絕對(duì)價(jià)值和相對(duì)價(jià)值會(huì)有波動(dòng)，但下圖清晰顯示了配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能項(xiàng)目可以帶來(lái)的一系列價(jià)值。
德克薩斯州電力公司可以通過(guò)借鑒落基山研究所開(kāi)發(fā)的公開(kāi)模型工具來(lái)評(píng)估項(xiàng)目的具體效益。
未來(lái)發(fā)展展望
根據(jù)德克薩斯州近期一系列項(xiàng)目的簽約情況（4年間裝機(jī)規(guī)模從0增長(zhǎng)到100 MW），以及對(duì)實(shí)際凈現(xiàn)值自下而上的透徹分析，顯然這些項(xiàng)目對(duì)德克薩斯州多數(shù)電力合作社和市政電力公司都具有相當(dāng)?shù)奈?。而且這些電力公司并不需要大量的現(xiàn)金儲(chǔ)備就可以發(fā)展配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能。在多數(shù)情況下，電力公司都可以通過(guò)簽訂購(gòu)電協(xié)議來(lái)確保太陽(yáng)能項(xiàng)目所生產(chǎn)的電力。
這一趨勢(shì)并不只在德克薩斯州一地出現(xiàn)。之前提到的全國(guó)性輸電成本與非能源成本的增長(zhǎng)正促使各地電力公司也紛紛開(kāi)始嘗試此類項(xiàng)目。美國(guó)農(nóng)村電力合作協(xié)會(huì)報(bào)告稱，有超過(guò)200家電力合作社已安裝了配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能陣列。
再次聚焦到德克薩斯州，在過(guò)去的3個(gè)月里，圣安東尼奧市政電力公司CPS已對(duì)5 MW裝機(jī)太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目進(jìn)行了招標(biāo)，同時(shí)另外三家市政電力公司也為7 MW裝機(jī)的太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目發(fā)出了招標(biāo)公告。落基山研究所的ShineTM團(tuán)隊(duì)也召集了3家能源買家、2家合作社電力公司和一所位于市政電力公司服務(wù)范圍內(nèi)的大學(xué)，為13.25 MW裝機(jī)太陽(yáng)能和太陽(yáng)能加蓄能項(xiàng)目發(fā)出了標(biāo)書(shū)。
那么，德克薩斯州配網(wǎng)級(jí)別太陽(yáng)能是否正以前所未有的速度增長(zhǎng)？是的，這是毫無(wú)疑問(wèn)的！
作者： Titiaan Palazzi，落基山研究所高級(jí)咨詢師；Dan Seif，前落基山研究所董事
