光储新未来！聚焦南非停电：太阳能、电池储能和结束国家垄断
发布日期：2023/6/20
轮流停电正在使南非付出沉重的代价。电力危机是增长的障碍。它破坏了投资者的信心，阻碍了几乎所有的经济活动。电力危机提高了生产商和零售商的投入成本，并引发了新一轮的通货膨胀和加息。
任何解决方案显然都会产生成本。因为需要采用新技术，例如与电池储能相连的大型并网太阳能电站，但这些技术很昂贵。一个由50MW的光伏组件和240MWh的电池储能组成的太阳能电站将花费26亿兰特。电池是最大的支出，约占总成本的40%。
光伏组件将太阳能转换为电能，可用于为电池组充电或直接供给消费者。然后，电池在高峰期向电网提供储存的电量。
在比较发电单位时，太阳能与储能的结合会比煤炭更昂贵。煤炭仍占南非发电量的80%。但是，相对于消费者已经大量采用的方案（柴油发电机或小型电池加逆变器）来说，这种技术是可以负担得起的，只要它是大规模使用，且仅用于高峰功率阶段。
笔者认为，南非可以通过建设由电池储能和光伏组件组成的新设施来解决其大部分能源危机问题。然而，如果不对趸售能源市场进行改革，新技术就无法使用。
能源市场改革
媒体对能源危机的关注大多集中在电力容量，或电力容量的缺乏上。但是，还有一个同样重要的原因。政府未能将Eskom（国有电力公司）拆分，打造成做为独立实体的一家市场运营商和一家输电系统运营商。
市场运营商是一个能源“证券交易所”。它为发电商、输电系统和分销商之间的合同提供了便利。全球多国已重组了供电行业以建立这样一个市场，并在发电商之间引入了更激烈的竞争。
英国、加拿大、美国和欧盟的许多国家已经进行了这样的市场改革，并取得了积极的成果。
南非在1998年表示打算采取这种做法。但它从未就这一政策采取过行动。相反，南非一直在维持一个效率越来越低、功能越来越差的国有企业。结果就是，南非的电力容量不足，并网和输电能力短缺，环境灾难日益严重。
停电改变了供应和需求
对Eskom门户网站使用数据的分析表明，轮流停电导致了南非能源格局的变化。
在供应侧，客户越来越多地使用替代能源。需要稳定供电的消费者已经制定了替代计划，在大多数情况下，转向了使用柴油发电机。虽然没有柴油消费数据，但笔者使用2023年4月的数据并根据电力短缺情况估计，不包括Eskom和独立发电商在内，每月的额外柴油用量约为6.6亿升，这几乎与整个运输部门的用量相同。
在需求侧，停电导致电网电力的使用在日/夜周期的不同时段发生转变。这主要是由锂电池的使用推动的。Eskom报告称，为电池储能充电的需求增加了1.4GW，或者说电网负载增加了约5%。
小型解决方案的成本
一个电池-逆变器系统的成本约为100000-150000兰特（约合5000-7600美元），可满足在四阶段减载期（每24小时约6小时的停电时间）一个普通家庭的需求。按照目前的费率，假设平均每天的能耗为15kWh，Eskom的电价为每千瓦时2.75兰特，净成本为每千瓦时6.10兰特。这使它比柴油更昂贵。
使用同样的假设，包括柴油和资本费用在内，一台8kVA柴油发电机的备用电力成本约为每千瓦时5.20兰特。
全国范围内1.4GW的电池装机容量证实，已经存在一个以较高成本购电的市场。能源安全是许多企业的必需品，特别是那些经营冷库或重要设备的企业。
在最近发表的一篇文章中，笔者阐述了如果实施平衡可再生能源容量和分时电价的计划，并结束Eskom的垄断，南非会有怎样的前景。
客户可以根据一天中用电的时间来支付不同的费用。
在文章中，笔者使用了南非能源网的一个简单模型，并考虑了光伏/电池储能设施的最佳配置，该设施可以提供6GW的峰值功率，约是需求总量的20%。
文章得出的结论是，电网需要18GW光伏装机容量，加上一个额定功率为3.7GW/10.4GWh的储能系统。如果可以征收每千瓦时3.50兰特的分时电价（几乎是目前电价（不包括网络费用）的两倍），那么该设施就能收回成本。
但这需要结束Eskom的配电垄断并建立市场运营商。不同的电价将是不同参与者之间竞争的结果。
一个三步走计划
分析表明，可以通过三个步骤解决峰值功率问题。首先，拆分Eskom并建立市场运营商；第二，利用救助资金建立并网容量；第三，利用市场运营商建设大型光伏/电池容量。近25年来，市场改革一直在被提上政策议程，但几乎没有取得真正的进展。南非应该停止兜圈子，在快车道上走出一条直线。
来源：PV-Tech
