735.5兆瓦的马空心风电场,德克萨斯州。照片来源:丹麦风能行业协会/Vindmølleindustrien。
众所周知,风能与传统能源的价格竞争越来越激烈。风力发电业已经被认为是一个成熟的产业,但仍有很大的发展空间,在我们向可持续发展的未来过渡中,风力发电是一种经济高效的解决方案。
在这种背景下,风能行业是一个快节奏的环境,充满了发展和吸引关注的新闻,这不足为奇。但其中最重要的是一些故事。
本月初发生了这样的事件:德克萨斯州的风力发电如此之高,以至于实际上将批发电价推低了,这意味着生产商实际上是在为使用能源付费。价格触及每兆瓦时8.52美元的负价。
特殊的事件发生在9月13日星期日的凌晨,据管理该州电网的组织称,当时风电场的某一点产生了11,467兆瓦的电力-足够提供约30%的所有电力消耗当时在电网上,并且本身就是该州新的风力发电记录。
这怎么可能?
好吧,值得指出的是,这已经发生过。实际上很多次。例如,三月份不少于三晚的时间见证了得克萨斯州的负电价。而且不仅在德克萨斯州美国整体电力市场也出现了负定价。
碰巧的是,得克萨斯州电力系统的各个方面都使其容易受到负面定价的影响-尤其是其丰富的风力发电所占的比例很高。
得克萨斯州的风力发电装机容量超过15635兆瓦,是美国领先的风力发电州,这使第二名的加利福尼亚州相形见California,加利福尼亚州的风能装机量不到德克萨斯州的一半(AWEA,2015年中期报告)。
毫不奇怪,多年来,孤星州的风能产业发展对电价产生了巨大影响,使电价不断下降。
用最简单的话说,负电价是由供需之间的强烈对比引起的,供需之间的强烈对比是电力现货价格的两个关键决定因素。现货价格是电力市场上交易的电力所附带的接近实时的成本,通常按每兆瓦时定价。
当供应高而需求低时,现货价格通常会下跌-在可再生能源份额高的市场中尤其如此。便宜的电是一回事;但是负价显然是另一个。导致负定价的条件是鼓励能源生产商以明显的亏损出售的条件,因为他们知道从长远来看他们仍然会获利。
要了解这些条件在工作中的融合,首先要考虑供应。得克萨斯州的装机容量极高,超过15500兆瓦。换句话说,2014年,风力涡轮机发电量占美国总发电量的4.4%;在得克萨斯州,其9%的电力是由风产生的,足以为360万户家庭供电。
查看WWEA的2014年中期报告,如果是一个国家/地区,德克萨斯州的风电装机容量将排名第六。
美国风能通过美国风能协会/美国风能行业2015年第二季度报告得出。
有了如此巨大的风力发电能力,当风吹来时,德克萨斯州有望获得大量廉价电力。
此时,重要的是要了解为什么电便宜。是的,风力涡轮机不需要燃料,运行费用相对较低,这使生产商可以非常便宜地出售其电力,同时仍可获利。但是还有另一个方面,涉及在得克萨斯州的售电方式,这一点必须得到承认。
由于得克萨斯州是一个能源之岛-向邻国电网的进出口电力有限,因此得克萨斯州生产的大部分能源都停留在得克萨斯州。
得克萨斯州的电网称为ERCOT,由同名能源机构管理。尽管在后一种情况下,更容易理解ERCOT是德克萨斯州电气可靠性委员会的缩写。无论如何,ERCOT都像其他传输系统运营商(TSO)一样管理其电网:通过在电力市场上采购能源生产商的供应来确保满足需求。
市场通过拍卖发挥作用,在该拍卖中,能源生产商以具有竞争力的价格竞标,以特定的时间和价格供应一定数量的能源。每15分钟竞标结束,ERCOT从竞标中选择供应商以满足电网需求。
这些供应商可以自由选择任何价格竞标。但他们通常会在盈利的范围内这样做,同时还要了解竞争对手和电网的整体供应水平。
现在开始了:各种补贴(包括美国联邦生产税收抵免和州可再生能源证书)对风电生产商产生的清洁能源进行补偿,以使风电场即使以负价出售也能继续赚钱。例如,联邦税收抵免提供每千瓦时2.3美分,或每兆瓦时23美元。
这种情况意味着,风电生产商不仅有动机以负成本出售产品,而且这样做实际上具有经济意义。
事情变得消极
就是在9月19日星期日的凌晨,由于国家电力需求低迷,德克萨斯州的风电场发现自己在生产大量能源。由于来自风力发电商的大量低价投标,现货价格下跌了……很难。
现货市场的清算价格从上午12:15结束的投标窗口的17.40美元/ MWh降至上午01:45结束的窗口的零价格。然后价格保持负数(或零),直到大约08:15。最低价格是在上午5:45结束的窗口,德克萨斯州的电力现货价格为每兆瓦时8.52美元。
结论思想
碰巧的是,得克萨斯州的负定价曾经比今年更加普遍。但是,2013年发生了变化,在该州完成了一项价值70亿美元的高压输电网络建设,以增强全国的电网容量后,得克萨斯州西部的风力发电将多余的能源输送到主要城市,包括东部的达拉斯和休斯敦。
不过,得克萨斯州电网的扩展并没有完全缓解该问题。正如三月份和最近发生的事件所表明的那样,负定价仍会频繁发生。
人们可以就提供给风电行业的补贴的相对消极和积极影响进行详细辩论。实际上,得克萨斯州和其他地方出现负定价的事件将使这种讨论成为现实。
廉价的风能继续压低电价可能对能源市场以及风能行业本身造成不利影响。例如,它可以使投资者更不愿投资回报率如此低的项目。
然而,与此同时,似乎不仅在未来许多天都会看到德克萨斯州惊人的低电价,而且投资者并不会因此而感到不安。毕竟,该州的风力发电能力绝不会完满-美国正在进行的所有风力发电设备的大约50%位于德克萨斯州(> 6,800 MW),这比迄今为止任何其他州的装机容量都要大。
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