今天的学习笔记来自日立能源的网络公开课，主题是Battery storage in Germany: Unlocking Value in a Multi-Market Landscape。有需要的小伙伴可以注册并随时观看回复，访问地址如下。
https://go.hitachienergy.com/german-batteries-valuating-assetsina-multi-market-landscape-2024?utm_source=linkedin&utm_medium=social&utm_campaign=bu:ga~cc:euc~cn:german-batteries:-unlocking-value-in-a-multi-market-landscape~co:~ff
1. 德国电池储能的市场驱动
可再生能源发电能力的增长推动了对快速灵活发电能力的需求，根据日立能源的预测陆上风电，海上风电和光伏的装机铭牌容量将在2024到2030年之间将翻倍，可再生能源总装机在2030年达到370GW，在2040年达到600GW。
德国午间的电价将受到光伏发电增加的影响而进一步下降，而火电机组将在光伏发电退出系统时，快速爬坡进入系统，由于燃料成本和碳排成本会激发较高的系统电价。这一实际情况则给予了电池储能足够的获利空间。
在新能源发电快速发展的同时，退役的传统发电会越来越多，其中包括大量以煤炭和天然气为主火电发电，而这些发电资源是目前电网需要的稳定系统的电源。退役机组的空缺也会给电池储能提供参与容量市场的发展机遇，与此同时电池储能还可以面向新能源供应多种调频和平衡市场服务。
关于德国面向电网级电池储能市场的预测，日立能源咨询团队的判断是2024年大储的容量将达到2.5GW相比2023年增长46%，2030年将相比2024增加2.5倍达到6.25GW，2040年将相比2024年增加10倍，总量达到25GW。
从德国电网级大储的容量增长来看，似乎并不是那么诱人，但是德国户储的增长却会让人眼前一亮。
2. 德国电网平衡服务
德国的电网平衡服务分为三大类：FCR，aFRR和mFRR。aFRR通过PICASSO，mFRR通过MARI和欧洲市场连接。FCR是对称响应而aFRR和mFRR可以进行非对称响应。FCR需要在30s内完成响应，aFFR在5分钟内完成，mFFR在15分钟内完成。aFFR和mFRR又分为容量和能量两个市场，响应容量市场需要具备可持续4小时的能力（追求的耐力，稳定度）能量市场需要15分钟响应能力只需要（追求爆发力，灵活度）。
这三大类五种不同调频价格，FCR在2021和2023相比过去一年有所回落，但之间发生了反弹，出现这个变化的原因是2022年燃料成本因为战争原因走高，但更多的灵活性供给的加入（储能+跨境互联）竞争，是总体趋势走低。
FFR的整理价格是走高的，特别是Neg也就是向下调频的服务价格要高于向上调频的服务价格。这个是因为传统机组提供向下调调频的能力要弱于向上调频能力，这部分下调服务储能会具有优势。
至于为何FRR将容量市场和能量市场分开？我们先来学习下背景知识，在许多辅助服务市场，平衡容量和平衡能量是联合采购的，也就是容量市场和能量市场不分开。平衡容量为TSO提供了可采购的可被实时激活一定时间内的平衡能量。然后这种方法限制了包括 VRE在内的各种DER的市场参与，所以只有那些能够提供恒定平衡容量的发电商才能实时参与。原因是此类产品需要提前采购，而大多数VRE或DER无法在实时需求之前投入可承诺的容量。
将平衡容量市场与平衡能量市场分开，有助于实时发现具有成本效益的资源，同时允许VRE资源和其他DER在此类市场中提供其能源灵活性。为此，平衡能源的采购必须从每年一次转变为每月一次，甚至每天一次。这将增加可再生能源资源和DER对辅助服务市场的参与，从而提高系统灵活性，同时增加此类资源的部署。
对于FCR, FFR市场总量的预测，随着风光部署的提升总量将提升。FRR的增量取决于新能源的实发电量和预测之间的差异，FCR覆盖2倍最大不平衡容量（2x1500MW）。
目前满足资质审查的预备容量中，水电和抽水蓄能占据了69%的FCR,64%的aFRR和44%的mFRR。截至2022年底，只有7.6GW的电池储能BESS和需求侧响应DSR通过资质预审可作为系统预备容量。
从2024年到2032年之间电池储能和需求侧响应将逐渐取代退役的燃煤电站，电池储能和需求侧响应的部署增加预计在2032年放慢。我们可以看到即便到2040年天然气为主的火电仍占据了平衡容量市场的主导地位，但只有在极端天气发生时，系统才会呼唤其提供灵活性。
对于aFFR的价格预测，短期来看aFRR的价格将伴随不平衡负荷的增加和退役煤电的增加而上升。同时捕捉相邻国家进口相对低的电价窗口，会占用一部分抽蓄和电池储能的充电平衡能力，这将会导致aFFR的向下调节会比向上调节价格高。德国在2032年后这一情况会有所好转，整体aFFR向下和向上的价格水平会保持稳定。
3. 德国电池储能项目的估值
首先假定储能项目容量为100MW，放电时长为2小时和4小时，循环效率为87.4%。储能项目分为两类，1. 仅参与套利市场，2.同时参与套利和aFRR。
对于aFRR的市场总量，2040年相比于2024将将减少一半。
那么，在现阶段投资德国电池储能还需要考虑参加aFRR吗？我们接着往下看。
首先，从充电和放电电价来看，仅参与套利市场的储能更容易捕捉较低的充电电价和放电电价区域，所以，从纯套利市场收益来看，仅参与套利市场的储能获利空间更大。
但当我们对比2小时的全生命周期的收入时，我们可以到 1. 对于同时参与套利和aFRR的储能项目，可以叠加更多的收入流。2. aFRR在短期内占据了同时参加套利和aFRR储能项目的收入大头。3. 随着aFRR市场长期的市场的价值蚕食，同时参加套利和aFRR项目的套利也趋同于纯套利项目，但仍保持调频市场收入的领先。
最后时对比2小时电池储能项目和4小时电池储能项目，从aFRR市场2小时和4小时项目的差异不大。4小时储能项目优势在于可以更多地、同时地参加日前和日内市场，因为其充电容量更大，持续时间更长以及更低的充电价格。
