为了使用清洁、可调度、可靠的电力完全取代化石燃料，全球间歇性可再生能源的开发需要储能技术。
根据IHS Markit的数据，预计全球陆上风电、太阳能和储能共址项目的份额将从2021年的14%增至2030年的35%。共址系统结合了两种及以上的能源资产、并网、土地、变电站、电力电子设备、许可程序以及运维工作。这种设置可以为资产业主提供一些运营和财务方面的优势，同时加速可再生能源开发，提升电网稳定性。
还未开发的共址价值
在风电和太阳能份额在电力结构中占比较高的市场中，开发商可以从共址提供的额外收入流中获益。可再生能源捕获价预计会随着容量的增长大幅下降，这意味着太阳能或陆上风力发电机在市场上的捕获价会随着时间的推移而下降。
与趸售价相比，“捕获价”这一术语与发电机在市场上可实现的实际电价有关。由于储能允许资产业主在价值高点售电并通过执行辅助电网服务获得报酬，因而共址可以缓解这种价格竞争。
德国的情况就是如此。根据IHS Markit的数据，在德国，2022年-2030年间的独立太阳能资产捕获价预计将下降73%。储能系统有助于弥补损失。例如，由Enel Green Power、ENERTRAG AG、Leclanché和Wärtsilä在德国Cremzow开发的22MW储能设施可提供频率调节、电力套利和无功功率服务。
随着全天24小时对清洁能源需求的增长，许多全球头部可再生能源开发商正致力于将混合开发项目打造为一种关键竞争优势。由于电力输出不限于单一发电来源，因而混合电站降低了业绩不佳的风险。这提供了面向未来的投资，有助于更好应对市场变化并可能为能源转型带来额外融资。
在土地使用受限和并网成本较高的市场中，共址也有助于加快可再生能源资产的部署。美国的情况就是如此，那里积压了1300GW等待并入输电网的清洁能源项目。
1、自2015年以来，并网升级成本已从项目成本的约10%增至50%-100%。2、 根据IHS Markit的分析，与独立项目相比，通过利用并网、土地征用和材料采购的协同效应，开发商可节省高达10%的系统平衡成本。共址提高了对单一并网点的利用率，从而可以更有效的利用现有基础设施，尤其是在那些迫切需要更多输配电投资的地区。
太阳能和风能设施可以作为新建筑、或追溯添加的设施与储能设施共址。例如，Wärtsilä和Clearway Clearway Energy Group正在美国加州San Bernardino开发两个新的太阳能-储能设施，共计482MW太阳能和275MW/1.1GWh储能。这两个设施将成为世界上最大的太阳能-储能设施之一。同时，Wärtsilä正在将一个147MW/588MWh的储能系统加入Clearway位于加州Kern县的一处在运太阳能设施中。
为现有风电站重新供电，用新涡轮机取代旧涡轮机的流程也提供了一个共址储能的机会。IHS Markit预测称，约有21.7GW的美国和欧洲风电装机容量会被重新供电。涡轮机技术的进步已允许使用更少或更小的涡轮机生产与最初的风电站相当的、甚至更高的容量。这可以减少风电站所需的空间，为更多的可再生能源资产腾出已获许可的区域。
共址对于岛屿和离网能源系统也特别具有吸引力，例如远程采矿，这些系统通常依赖进口燃料(例如石油或柴油)发电。去年，由28家全球头部矿业公司组成的国际采矿和金属理事会的成员宣布，计划在2050年前实现采矿作业净零排放。采用可再生能源和储能可以大大减少温室气体排放，同时提供更稳定的电力来源。
独立发电商Zenith Energy在澳大利亚展示了这种方法，澳大利亚是世界上最大的采矿材料生产市场之一。该公司正在利用一个9.2MW/8.7MWh的储能系统使采矿公司的运营脱碳。通过管理采矿场的功率波动，增加储能装置可使现有的双燃料发动机电厂免于频繁升压，因此提高了运营效率，降低了燃料成本并减少了矿山的碳足迹。
为了实现脱碳目标和降低进口燃料的成本，许多岛屿大幅提高了可再生能源的份额，如美国夏威夷。截至2018年，夏威夷28%的能源需求是由可再生能源满足的。储能将在平衡夏威夷电力系统和最大化可再生资源的价值方面发挥了关键作用。Oahu岛在今年夏天迎来了它的第一个大型太阳能-储能设施，并将在今年年底前引进第二个。这有助于确保可靠的电力输送，并为夏威夷实现2045年100%的可再生能源目标做出贡献。
八大市场累计将达560GW!在全球范围内扩大共址储能
根据IHS Markit的研究， 2021年-2030年间，八个主要市场的风能、太阳能和储能混合项目的累计装机容量预计将达到560GW。在每个市场中，规划的太阳能-储能项目都要多于风能-储能项目。
例如，在中国大陆将安装的365GW混合可再生能源中，24%是太阳能-储能，10%是风能-储能。在美国，风能-储能仅占混合可再生能源计划装机总量的4%，太阳能-储能占67%。
尽管风能-储能设施提供了类似的利益，但到目前为止，其部署量明显低于太阳能-储能。造成这种差异的原因之一是太阳能和风能之间的间歇性水平不同。风电在输出方面具有更大的可变性，不像太阳能那样遵循可预测的模式——太阳每天都会升起和落下。风电站面临着较长的低产或无产期，这并不总是容易预测。考虑到较长的低产期，以及风电站通常在非高峰时段产量最大的事实，必须使用经济的储能储存和转移风电站电力。
监管政策和市场框架在确保混合电站的最大价值和利益方面也发挥着重要作用。例如，在美国，大多数风力设施都会利用联邦生产税收抵免(PTC)政策，这一政策对符合条件的可再生资源发电按千瓦时数进行抵免。美国还为可再生能源项目提供投资税收抵免(ITC)以降低前期成本。
开发商可以为与风能和太阳能共址的储能项目申请ITC。但开发商不能同时申请二者，而PTC对于风电项目来说几乎总是更加有利可图。这就解释了为什么美国计划于2021-2024年并网的储能容量中，有63%是与太阳能搭配的。
PTC在2021年底被逐步淘汰，这使增加储能对风能开发商更有吸引力，因为增加储能能令其参与竞争性市场并带来额外的收入来源。根据新的《通货膨胀缩减法案》，PTC获得延期，包括了2025年1月1日前开始建设的可再生能源项目。法案还将ITC从26%提升至30%，其定义也被扩大到第一次包含独立储能项目。修改后的税收激励措施肯定会加速可再生能源和储能的整体开发，但它们将如何重塑混合项目构成还有待观察。
为了应对日益增长的人气，开发商和集成商已发现了改进共址设施的新方法。例如，越来越多的太阳能-储能项目是直流耦合，而不是交流耦合的。在交流耦合系统中，电池系统和太阳能电站并行连接到独立的逆变器上。在直流耦合系统中，太阳能发电通过一个直流/直流转换器直接流向电池。减少交流/直流转换的次数可使直流耦合系统比交流耦合系统的效率高出约3%。然而，交流耦合允许获得更灵活的市场收入。如果太阳能电站不需要的话，那么储能系统可以直接用于市场投标。同样的趋势并没有出现在风电-储能直流耦合项目中，这可能是因为风力涡轮机会自然产生交流电。
尽管如此，创新型开发商正在稳步推进风能和储能联合开发。Enel Green Power公司最近在美国德克萨斯州完成了其第一个名为Azure Sky的大型混合风电项目，其中包括350MW风电和Wärtsilä提供的137MW/205MWh电池储能。Enel计划至2023年年初在德克萨斯州开发共计12个、储能总量为1290MWh的电池厂。
强化软件的重要性
共址强化了对复杂软件的需求，这些软件可用于无缝整合及管理多种类型的可再生资产。能源管理软件在成功管理混合型可再生能源+储能设施方面发挥着关键作用。Wärtsilä复杂的GEMS数字能源平台可以监测、控制和优化单个资源及整个项目群，包括储能技术、可再生能源和平衡热发电资产。
需要使用软件来监督、优化和控制混合电厂功能，实现设施价值的最大化。另外，随着开发商致力于通过混合设施叠加多种收入流，软件可以根据目标、组合限制因素、市场趋势和不确定因素来引导动态市场运作。
随着更多的开发商发现储能共址和可再生能源-储能混合系统的利益，GEMS将带来更多的创新应用。Wärtsilä将继续与发电商和开发商分享这些经验，彰显储能在向100%可再生能源系统过渡中的作用。
责任编辑：周末
