分布式太阳能发电+电能储存系统何时何处能开始比传统电力公司服务更有价格优势
报告执行摘要
分布式发电，尤其是太阳能光伏发电正在迅速发展，其价格也越来越便宜。分布式储能技术同样在迅猛发展，这主要归功于电动汽车应用所带来的电池大规模的生产。太阳能发电已经开始侵蚀一些电力公司的电量销售和收入，如果将太阳能发电和电池技术结合起来，情景将会怎样？两者结合后，电网对许多用户来说，就变得可有可无。因为，光伏加储能系统既能保证供电的稳定性，其价格相比于电力公司的零售电价而言，也会更便宜、更具竞争性。安装太阳能发电+电池储能系统相当于为用户提供了一个“装在盒子里的电力公司”，用户可以用其辅助甚至取代传统电力公司提供的电力服务。
这个“装在盒子里的电力公司”给传统电力公司带来了与以往完全不同的全新挑战。太阳能发电+电池储能系统使得电力用户能够彻底甩掉他们曾经依赖的电力公司，而诸如太阳能光伏发电和不具备储能设施的分布式资源、双向电表和种类繁多的节能技术等其他技术在一定程度上依然依赖电网。
值得注意的是，一些地区已经实现了太阳能发电+电池储能系统的电网平价，对其他地区的数百万美国电力用户来说，平价的太阳能发电+储能系统也即将到来。而这一切将会发生在集中式发电和输电系统规划30年经济寿命到达之前。此类平价的发生及其可能引发的电力用户脱网，可能会令电力公司陷入其负担的固定资产成本越来越高的困境。即便在用户大规模脱网的情况发生之前，早期脱网用户数量的增多也会触发电力公司售电量和电价间的恶性循环，售电量的下降伴随着电价的攀升，进而使太阳能发电+电池储能的脱网系统更具吸引力，电力公司的传统商业模式被迅速削弱。
这一切将在何时发生？本报告分析说明了美国不同地区的用户在保证不增加其用电成本且不降低其供电稳定性的情况下，何时能够选择绕过他们所依赖的电力公司的问题。报告指明了各地区的电力公司需要以多快的速度改变其经营模式从而避免损失业务的风险。在这个新的市场现状中，电力公司和监管部门为适应新商业模式面临的压力和挑战越来越多，一种截然不同的竞争格局应运而生。 因此，电力公司必须参与到帮助设计新的商业模式、收入模式和监管模式的过程中来。
我们集中分析了五个美国具有代表性的地区（即纽约州、肯塔基州、德克萨斯州、加利福尼亚州和夏威夷州）。这些地区涵盖了一系列影响因素，如太阳能资源的潜力、零售电力公司的电力价格和太阳能光伏发电市场普及率等，同时分析也考虑了各个地区商业和居民用户的负荷特性，使用了不同的负荷曲线。在对多种分布式能源技术进行分析之后，我们集中分析了太阳能发电+电池储能系统。因为这一技术的成本越来越低、相对成熟、具备了商业应用的条件并能完全独立于电网运营。因此，对电力公司的潜在威胁最大。
我们对以下四种情景做了建模分析：
1．基础情景 – 采用了普遍被人接受的适用于太阳能发电+电池储能系统的成本预测平均值，这能够完全满足一幢大楼的用电负荷，同时结合一台偶尔使用的柴油发电机组（仅商业系统使用）；
2.技术改进加速情景 – 假设太阳能发电+电池储能系统的成本进一步大幅下降，达到或超过美国能源部设定的目标；
3.需求侧改进情景 – 包括为提高用户能效和负荷灵活性等进行的投资；
4.联合改进情景 – 综合考虑了技术改进加速和需求侧改进所产生的复合效应。
在此基础上，我们将这几个情景与处于一系列合理范围内的零售电价预测情况进行了比较，预测中低价侧受美国能源信息管理局（EIA）的监管控制，高价侧按现实状况每年增加3%。
经过分析，我们得出了以下几项重要结论：
1.对电力公司一小部分但增长迅速的用户群体而言，太阳能发电+电池储能系统的电网平价已经实现或即将实现，这增加了用户普遍脱离大电网的可能性。对某些用户而言，包括许多在夏威夷州的用户群，目前平价脱网已经实现。而对于其它地区，包括纽约州和加利福尼亚州的数千万商业用户和居民用户来说，平价脱网可能在2030年之前实现，最早可能于2020年实现（见图1和图2）。总之，商业用户要比居民用户更早地实现平价脱网。如果进一步大胆假设的话，可以考虑技术改进加速或为改进需求侧而进行投资，平价脱网会更快实现（见图3和图4）。
（标注：从左到右依次为肯塔基州路易斯维尔市、纽约州韦斯切斯特市、德克萨斯州圣安东尼奥市、加利福尼亚州洛杉矶市、夏威夷州檀香山市）
2.即使在完全脱离大电网的行为具有广泛的经济效益之前，电力公司也将会看到其销售电量收入会被太阳能发电+电池储能系统逐步侵蚀。我们的分析建立在平均负荷曲线的基础上；在每个地区，都会有一部分用户其脱网经济效益的提升得更快。其它一些因素也在推动着用户在平价脱网之前脱离大电网，例如用户期望增加电力稳定性或实现低碳能源等，也包括那些更小型的独立于电网运营的太阳能发电+电池储能系统，它们可以降低用户的容量电价，提供备用电源，并带来其它一些好处。此外，还有一些州将投资太阳能发电+电池储能系统视为对综合投资能效和负荷灵活性的一部分。这些早期脱网情况会加速电力公司的恶性循环，即所谓的“电力公司死亡螺旋” – 不断上涨的电力公司费率将使得自己发电或完全脱网的经济效益提升得更快。
3.脱网平价会在在典型的电力公司结束其资产的30年经济寿命之前发生，这预示着传统电力公司商业模式的死亡。“旧”的成本收回模式的基础是销售电量，电力公司通过售电收回成本，并通过配电网络、集中式发电厂或输电线的运营而获得一定的市场回报，这种模式将会过时。这对美国的某些地区意义尤其重大。例如，我们分析的保守基础案例显示：在西南地区，电力公司出售的所有兆瓦时电量中，太阳能发电+电池储能系统削减了2024年全年负荷中价格最贵的那五分之一的电量价格；若更大胆地假设的话，在短短的十年之内，脱网系统的发电设施所提供的电力就会比整个地区的电力公司出售的电力更加便宜。（参见图5）
尽管许多电力公司已经认识到了太阳能发电+电池电储能系统的电网平价将构成的威胁，他们也认识到这一系统为电网及其商业模式增加附加值的商机。下一个重大问题就是电力公司如何调整其现有商业模式或采纳新商业模式，即在现有的监管框架之内或在未来更高的监管格局之下，如何调整或采纳商业模式，最大化新资源的价值，最优化电力系统，为用户和社会提供最低廉的优质服务。这些问题成为我们即将发表的后续文章的主题。
