基于需求的定价稳定了未来的电力市场

电力和天然气实践 基于需求的定价稳定了未来的电力市场 可再生能源的发展可能导致电力的可变供应-任何供过于求都可以用来加速能源转型。释放这种潜力需要所有相关人员的行动。 作者：Matthijs de Kempenaer、Rob Jagt、Ken Somers和Godart van Gendt 作为紧迫性为了使全球脱碳率上升，各国正在努力减少温室气体排放，主要是通过能源使用的广泛电气化。1太阳能光伏（PV）和风能等可再生能源可以帮助满足这一需求，同时减少对化石燃料的依赖。然而，这些类型的可再生能源的间歇性会导致电力供应的变化，出现供过于求和供过于求的情况。 供过于求可能导致潜在的数十亿欧元供应机会。一些商业模式已经捕捉到了这一价值，但其他商业模式可能需要供应商、承购商、电网运营商和政策制定者的行动。 本文着眼于跨电力、热力和氢气的灵活需求选择的优序，以比较不同技术的商业案例，这些技术可以使用供过于求的 来自可再生能源发电的电力，探索各个部门的支付意愿（参见侧栏，“在电力市场中使用绩效订单”）。绘图本文以荷兰为例，评估了可再生能源供过于求带来的挑战和机遇，并提出了利益相关者可以采取的可能解决方案，以从可再生能源的灵活生产模式中释放这种未开发的价值。 This shift from dispatchable power, which exactly meetdemand, is transforming the dynamic that governmentpower markets. To reimagine a market that was designedfor a come fuel system, several 可以选择更新市场设计并平衡安全性，可负担性和可持续性-正如最近的文章“四个主题塑造了暴风雨的欧洲电力市场的未来”所讨论的那样。2 可再生能源装机容量的大规模建设带来了新的挑战和机遇。有时，产生的电力将比消耗的电力多得多，通常被称为“免费电力”。3寻找使用方法，而不是减少可用功率，可以帮助加速向更广泛的电气化过渡，有助于实现 挑战：可再生能源容量增长带来的供需不匹配 在许多地区，可再生能源可能成为未来十年的主要电力来源，这可能导致能源供应系统的更多可变性。5 跨部门的净零目标。4利用这个 在电力市场中使用功绩顺序 在电力市场中，择优顺序通常是指电力生产者的边际成本顺序，由此可以确定在一定千兆瓦需求下的电力价格，在这种情况下，我们创建一个择优顺序来确定哪个用例最有利的商业案例来使用多余的电力。否则，这个命令有助于回答这个问题，“谁能为多余的电力支付最多的费用？” 荷兰并不是唯一一个供应高于或低于电力需求的国家。世界各国正在增加可变的，不可调度的可再生能源。8随着这些资源的增加，它们成为电力的主要来源，供过于求的时间可能会增加。 尽管这对于实现减少电力系统排放的全球目标至关重要，但如果没有事先考虑，它可能会导致电力每小时供应和需求的严重不匹配。到2030年，欧盟的可再生能源峰值容量 可能超过320吉瓦（GW）的平均需求三到四倍，导致电力严重供过于求。6 为了说明这一共同的挑战，麦肯锡比较了三种根本不同的可再生能源系统：澳大利亚新南威尔士州（NSW）电网，太阳能渗透率高；加拿大魁北克系统，依靠水电；和荷兰的风能主导系统（图表2）。 另一方面，需求在几天和几周内保持不变，与320吉瓦的平均值相比波动不超过50％。7在荷兰，根据目前对海上和陆上风能和太阳能光伏建设的预期，到2030年，可再生能源可以满足大约半年的基本电力需求（图表1） 。 6Ibid.7Ibid.8Ibid. 2030年可再生电力供应，荷兰建模案例(说明性)GW 麦肯锡公司 附件2 每年的部分间歇性可再生能源提供全部或超过基本电力需求%(范围) 麦肯锡公司 使用电网的电力成本。1与此同时，消费者在任何时候都会继续使用电力，因为他们没有明确的动机去做其他事情。1未来，工业和消费者都可能将其基本不灵活的基本负荷从化石燃料转移到电力，以满足其供暖需求。1反过来，这将增加对电力的需求，加剧不灵活的问题。 到2030年，澳大利亚部分地区的太阳能光伏供应可能会出现明显的高峰，因为它成为主要的电力来源，满足或超过基荷需求（还不能重定向到其他用例）大约三分之一的时间。9在加拿大的部分地区，该系统利用可调度的水电，这意味着系统中电力供过于求的时期有限。10 在全球范围内，电力系统目前管理这些可变供应概况的能力仍然有限。随着大多数行业需求在稳定状态下运行，变化很小，行业在很大程度上遵循基本负荷需求概况，这是由资产优化和时间- 随着向电力的转变，工业，消费者和第三方提供商可能会在需求方面采取管理措施。示例范围从家庭中的智能电子锅炉到超市中的商业冰柜，在价格低廉时过冷，或者使用热质量的系统 流程，以转移需求。1尽管这些措施目前具有很高的利润，并且是减少供需不匹配的重要杠杆，但它们目前的广泛性不足以完全解决系统中的可变性，如电价的大幅波动所表现的那样。15 to compare the business case for different flexible uptaketechnologies(Exhibit 3).The merit order of thesetechnologies, from most economically viable to least, is asfollows: —使电力需求与高可再生能源供应时刻保持一致。这是最 为了加速能源转型，并使新建可再生能源的商业案例可行，需要解决这种供需不匹配的问题。有两个挑战需要解决。首先，如果客户的灵活性无法与供过于求相匹配，那么削减的电力份额可能会进一步增加，从而减少出售的电量。 可行的选择，因为它可以节省购买高成本的电力而无需进行大量投资。一个例子是在阳光最充足的下午为电动汽车充电，而不是在电价高的早上或晚上高峰。商业案例很有吸引力，因为电子成本会显著变化，同时只需要一个小的软件更新 其次，在当前的市场情况下，如果电力供应超过需求，电价可能会大幅下降，这将放大价格随时间的变化-在供过于求的时刻价格较低，而在供过于求的时刻价格较高。 and no capital investment. In the Netherlands, althoughthis is an appeal option, its potential impact is limited asthe expected total load 可以在2030年左右移动的电力可以限制在1到2GW之间，而该系统在高峰时段可能面临50 GW的电力供过于求。17 机会：电力供过于求的潜在替代用途 可再生能源供过于求的电力可以在高供应的时刻灵活消耗。例如，可再生能源的供过于求可以进入生产绿色氢气的电解槽，这是另一种低碳解决方案，旨在取代灰色氢气。16 —利用供过于求的电力进行混合供暖和储热。与含二氧化碳税的天然气加热相比，这个属于主要天然气消费者的用例具有巨大的潜力-这是 因为需要相对较低的投资，并且它提供了高转换效率（例如在电力供过于求的时刻运行电子锅炉或热泵，以及在供过于求的时刻运行天然气锅炉）。1此外，由于一些国家的热量需求很大，可以从直接加热和储热中解锁的总灵活容量非常很大，在荷兰的情况下可能高达20吉瓦。19 替代用例可以通过在基本负载使用之上的额外电气化来加速过渡，但也具有经济价值。这种电力供过于求提供的价值因应用而异，例如热量，电力和氢气。为了使用实际案例研究来证明这一点，麦肯锡研究了荷兰 麦肯锡公司 —从电力供过于求中生产绿色氢气。在纯成本的基础上，基于绿色氢的商业案例提供的价值最小，由于需要相对较大的投资，利用率低如果仅在电力生产高峰期间使用，并且整体能量转换效率较低，则此投资。2氢的在商业案例中，从灰色氢气（用于精炼和生产氨）切换到绿色氢气是最可行的。22 —储存或运输供过于求的电力作为电力.增加电网容量或安装电池存储需要增加投资，但在价格较高的时候可以销售电子。2例如，储存的电力供过于求 或者，国家间的连接允许各国之间的平衡或在其他地方储存电子（例如，挪威的抽水蓄能）。 使用绿色氢代替灰色，与绿色氢相比，基于天然气的氢在电力和热用例中取代了更多的天然气。2私人市场融资和企业对流动性计划的投资努力继续显着更具选择性；然而，电动汽车等一些强烈关注的技术集群仍然显示出势头。 加快向基于可再生能源的能源过渡，并提供有吸引力的用例： —生产者,根据承购者愿意支付的费用，可以通过积极寻求 offtake agreements, such as power purchaseagreements (PPAs), that allow them to fully match theirgeneration profile. This includes more variable PPAs,delivery electricity only at times of peak generation. 潜在的数十亿欧元的机会 尽管潜在价值有明确的顺序，但所有解决方案都可能在脱碳社会中发挥作用，每个解决方案都有助于过渡的一个方面。例如，电池可以用于提供辅助服务和解决电网拥堵问题，提供额外的收入来源以增加其潜在价值。同样，欧盟正在讨论的立法 —要约人可以通过最大化他们为兆瓦时（MWhs）的供过于求支付的潜在意愿以及在可用时开发购买这种电力的能力来增加其价值。 •基于热量的灵活性选项，例如在化石燃料系统旁边安装的电子锅炉和热泵具有强大的业务案例，前期投资相对较低。这些业务案例将需要强大的交易能力来在价格波动时获利，或者外包给工业企业或通过与能源企业的合作。25 （例如，REDII - III）目前包含有关绿色氢需求的语言，这可能导致氢的价格溢价。24 我们的分析表明，承购商和生产商都可以通过使用这种供过于求的电力来创造巨大的价值：在欧盟，每年70亿至140亿欧元，基于700太瓦时（TWh）的供过于求电力，扣除生产成本后的每兆瓦时10欧元至20欧元(€/MWh)的利润率。 •基于电力的灵活性选项相对有限但成本较低，例如用于操纵电动车辆充电器的软件，或者具有更大潜力的高资本支出（capex），例如出口电缆和电力存储选项。2这些机会中的许多都是绿地，需要开发人员介入。 如何获取大部分潜在价值的问题取决于电力的交易价格。尽管生产者的边际成本在历史上设定了价格，但将来很可能是购买者的支付意愿为电力供过于求设定了价格。 •Hydrogen - based flexibility options have largepotential but are currently excome due to limitedflexibility in elecontricionzers, couplied with highcapex. Government supplies and hydrogenpremizers might improve these business cases in thefut 然而，整个价值链的参与者可以采取措施，利用这种供过于求的电力来 成本可能高到足以使商业案例不经济。根据当地的情况，有可能降低这些成本，但这将需要一个根本不同的市场设计。29 当基本负载能源成本可以最小化时，工业（受法规驱动）和公用事业（受备用需求驱动）的开发商和承购商可以更好地获取氢气生产的价值，而不是通过可变的，低成本的峰值负载。这可以通过强有力的PPA协议或与生产商整合来实现。27 目前，市场上的个体参与者倾向于将他们面临的问题视为其他人的责任来解决。例如，基本负载发电机和电池存储运营商都认为法规正在阻止更灵活的吸收形式。3然而，通过协调一致的行动，整个链条可以更有效地运作，加速全球向电气化的转变，并且这样做更经济(图4)。 能源生产商和