今天给热心读者回答问题的时候思路有点混乱，所以今天再找一下相关笔记学习回顾一下。今天的素材来自Comparative report – California and Spain Energy Markets
1.背景
近年来可再生能源成本下降，能源价格上涨，特别是在俄乌战争后光伏发电容量迅速增加，特别是在加州和西班牙等光伏资源丰富的地区。这种增长导致白天可再生能源供应过剩，给电网稳定和市场经济带来了挑战。
白天光伏发电供应过剩而晚上却供应不足，给脱碳和市场动态带来了问题。这种不平衡导致白天的电价下降，随着收入减少，威胁到未来的光伏投资。当价格下降到太低的水平时，就会出现光伏自我蚕食现象——光伏发电会损害自身的盈利能力。此外，管理光伏发电的这种快速增减给系统运营商带来了可操作性方面的挑战，市场需要提供正确的信号，以寻求解决方案。
储能（包括电池）提供了一种白天存储过剩光伏发电并在夜间释放的方法。这可以减少对化石燃料的依赖，稳定价格，并通过减少光伏自我蚕食来提高可再生能源投资的安全性。电池储能还可以对发电量的变化做出快速反应，使运营商能够应对可再生能源发电渗透率高的系统带来的挑战。根据这一论点，加州已经部署了11.2GW的电池，而西班牙仍在计划部署，因为伊比利亚市场担心未来会出现越来越多的光伏蚕食现象。
2.容量机制
加州的“资源充足性”计划要求当地运营商通过与发电厂的双边协议确保一定数量的可靠、降容容量。2024年，平均支付额达到12美元/千瓦/月（288美元/千瓦/年），远高于欧洲容量市场的费率，包括西班牙的预期费率。
西班牙正在开发自己的容量市场，预计支付费用约为20欧元/千瓦/年，旨在维护CCGT机组。虽然这可能会通过提供稳定的收入来源来鼓励电池投资，但它不太可能提供与加州机制相同的支持水平。
3.电池成本
加州早期的电池项目成本高昂——Gateaway（250兆瓦，持续4小时）的CAPEX 为1556美元/千瓦，而Pomona和Moss Landing等其他项目则高达2400美元/千瓦。然而，锂价下跌大大降低了成本，使西班牙能够以更低的成本部署电池。2023年，西班牙独立电池拍卖的中位数CAPEX 为1180欧元/千瓦，比Gateaway的成本低25%，尽管市场支付能力较低，但电池投资更具吸引力。
4.加州的结果：电池储能是否发挥了作用？
虽然加州增加了11.2GW电池储能，但该系统仍然面临光伏供应过剩的挑战，光伏发电的价格仍然很低。电池储能有助于降低碳排，但其影响取决于相对于光伏容量是否有足够的存储空间。此外，许多电池储能依靠辅助服务来获得收入，因为这些服务往往比电力批发市场更有利可图，这限制了它们完全吸收光伏过剩的能力。
5.西班牙会步加州的后尘吗？
西班牙日益严重的光伏供过于求现象和不断涌现的价格信号表明，市场将追随加州的步伐，从纯光伏项目转向储能综合项目。自2024年初以来，负电价和零电价小时数在西班牙屡见不鲜，凸显了使用电池对冲价格蚕食的必要性。
在经历了严重的光伏自我蚕食之后，加州已将投资重点转向储能。目前，在审批中的项目中，63%是独立电池储能或光储系统。在审批中的162GW光伏项目中，98%与电池储能并存。相比之下，西班牙有76GW光伏项目，但只有12GW电池储能，其中只有2.9GW与光伏并存。
6.结论
2024年光伏发电价格下跌标志着西班牙进入光伏供过于求的周期，光伏发电厂之间的竞争加剧，这与加州过去的情况类似。沿着加州的道路，西班牙的能源投资预计将转向储能，而一些光伏项目可能无法继续进行，或者可能与电池并存，以确保长期盈利能力。
从更广泛的角度来看，有一点也很明确：能源转型必须谨慎规划。发展可再生能源是一件好事，但仅仅发展可再生能源可能会导致可再生能源投资过剩。
在思考光伏渗透率高的市场如何发展时，CAISO提供了一个很好的未来视角，因为他们已经安装了11.2GW的电池储能。因此，在接下来的段落中，我将概述CAISO和伊比利亚之间的主要相似点和不同点，旨在纯粹从比较的角度提供一些伊比利亚可能发展的迹象。
相似点
加州和西班牙都有一些共同点，包括相似的市场规模、丰富的光伏资源以及光伏的快速增长。
加州的平均需求为25GW，西班牙为26GW。自2020年以来，加州新增了14.3GW的光伏发电（包括表后安装），西班牙新增了23GW，包括表后光伏。到2024年，这两个地区的光伏发电量将超过35GW，超过其平均需求。
因此，这两个市场越来越受到光伏自我蚕食的影响。从2020年到2023年，光伏捕获率大幅下降——加利福尼亚州从73%降至61%，西班牙从97%降至82%。到2024年上半年，加州的光伏捕获率进一步下降至21%，西班牙下降至55%，反映出随着光伏发电的继续扩张，蚕食问题日益严重。
在俄乌危机期间，高油价掩盖了这些趋势（特别是在西班牙），但危机过后，光伏发电价格从2022年的峰值开始回落，2024年上半年，加州的光伏发电价格已跌至7美元/MWh，西班牙跌至21欧元/MWh。
日间最低价和最高价之间的差距（即价差）越来越大，这刺激了电池储能的部署。2019年加州的价差（33欧元/MWh）比西班牙（17欧元/兆瓦时）更大。2023年时由于欧洲天然气价格上涨和光伏竞争加剧，西班牙的价差已超过加州，达到68欧元/MWh。价差扩大提高了电池储能的经济性，因为电池储能可以存储廉价的光伏，并在日后以更高的价格出售。仅凭价差不足以证明电池的商业可行性，但高价差激励了加州的电池部署，并正在改善西班牙的经济状况。
差异
尽管有相似之处，但加州和西班牙在几个方面有所不同。
约束管理
加州的节点定价系统考虑了电网限制，根据各个节点的供需情况调整价格。如果电池位于互联性较差的地区，它们可能无法有效吸收光伏发电，从而导致某些节点供应过剩，而另一些节点供应不足。高需求节点的价格将上涨，而供应过剩节点的价格将下跌。因此光伏发电的捕获价格仍然较低，因为传输线路不佳会导致电池储能无法调节，除非它们位于正确的位置。
在西班牙传输线路不佳不会导致价格差异。传输不佳会导致光伏发电量减少，需要重新分配电池来弥补光伏发电量的损失。光伏发电量仍然会减少，光伏收入也会随着发电量的减少而减少，就像在加州一样。然而，电池储能可以从参与技术限制和电网管理中获益，这些技术限制和电网管理涉及供应不足的地区以及流动性较差的市场，这些市场可以提供溢价。为了避免这种情况，我们需要为能源系统制定周详的设计，重点关注刺激需求、加强电网基础设施和优化储能解决方案。
