“荷电状态”：2023年澳洲NEM 市场电池储能电站的经济性与运行表现

刚刚过去的2023年是澳洲NEM市场大型电池储能电站（后称：电池）之年。2023年之初，市场里注册的电池数量还仅仅只有 10 个，但到23年底电池数量就增加了一倍，达到了 20 个，而且数量增长势头没有任何放缓的迹象。

  NEM 的电池数量在 2023 年翻了一番

  注：Hornsdale Power Reserve 在2017年注册之初的最大容量为100MW，在2020年扩容到150MW。图中仅显示MW容量等于或大于10MW的电池。

  该轮开发热潮以来，笔者的团队对电池的兴趣也与日俱增，兴趣激增最早可以追溯到埃隆·马斯克那篇臭名昭著的推文（https://wattclarity.com.au/articles/2017/03/on-batteries-and-fixing-south-australias-problems/）。wattclarity于三周前发布的 2023 年版《发电机统计文摘》让笔者有机会剖析市场数据以揭示电池热潮进一步的信息。

  首先，笔者绘制了 NEM 中所有电池的每月收入2017年~2024年的长期情况，下图按来源对“市场收入”做了细分。记录始于 2017 年 11 月 Hornsdale Power Reserve 的首次电力输出。

  NEM 中所有大型电池的每月现货和 FCAS 总收入，注：发电DUID的容量，仅显示MW容量等于或大于10MW的电池。来源：GSD2023 数据摘录

  从上图可以观察到三个突出且关键的市场长期趋势：

  长期而言，市场总收入呈明显上升趋势，这很大程度上得益于进入NEM的电池数量增加。

  能量收入在市场收入中所占份额呈增长趋势，尤其从 2022 年初之后。

  迄今为止，三个关键的意外事件对电池市场收入的增长发挥了重要作用—— 2020年1月下旬的南澳脱网孤岛运行事件、2022年6月的能源危机以及2022年11月的第二次重大南澳脱网孤岛运行事件。

  笔者还观察到图中最后两个条形图显示了自去年 10 月推出以来新的 1 秒应急频率控制（FCAS）的早期回报情况——但鉴于样本量太小，目前尚无法最终确定该类市场的推出是否有助于电池市场收入的提升。

收入与单个储能电站表现

  下面笔者将分三个部分讨论收入情况：

  套利：这是 NEM 中常常提到“现货收入”或“能量收入”的最终结果，其计算方式非常简单：能量市场中放电所收到的收入减去充电所支付的成本。

  FCAS：通过为 10 个调节或应急频率控制（FCAS）市场中的任何一个市场提供支持而获得的收入。

  容量及其他类型收入：如SIPS/WAPS 收入、定制的合同以及来自可调度容量或电池提供的其他服务带来的会计价值。

  但在通过这三类收入研究单个电站财务绩效之前，首先有必要提醒读者未来需要重点关注每类电池的设计特征和合同财务状况将在收入策略中发挥作用。

  首先，由于电站集群由不同类型和规格电池组成，因此持续时间对于运营商在能量市场和 FCAS 市场之间竞价的方式发挥着重要作用。

  目前在 NEM 中注册的每个大型电池的容量、持续时间和报告的建设成本。注：Hornsdale Power Reserve在2017年注册时最初的最大容量为100MW，但在2020年扩大到150MW。仅显示最大容量大于或等于10MW的完全按计划运行电池。仅限发电DUID的容量。文末的参考文献中列出了来源。

  在下图中可以看到在两个最极端的例子（Dalrymple 和 Ballarat电池）中，设计持续时间非常短的设计特征对于他们在能量和 FCAS 投标的目标产生了重大影响。

  现货（套利）与 FCAS 见的收入分配反映了每类电池的交易策略信号。来源：GSD2023 数据摘录

  上图可以看到 2023 年一系列现货-FCAS 收入分配情况。笔者淡化显示了那些在 2023 年全年仍在进行调试的电池，因为电池在调试阶段在进入 FCAS 市场之前进行能量交易是很常见的。因此，调试阶段的收入分配情况不太可能代表长期收入交易策略。

  还值得注意的是，笔者暂时还没有看到任何续航时间超过两个小时的电池进入市场。目前所有的电池的容量都被认为是相对的“浅”，这在很大程度上限制了它们只能通过日内价差套利。笔者之前曾在 WattClarity 上撰文讨论过这一问题以及NEM 当前单一能量市场设计中较弱的持续时间价格信号（https://wattclarity.com.au/articles/2023/09/long-or-short-on-storage-a-look-into-price-signals-for-duration/）。

  当然，套利和 FCAS 并不是某些电池的唯一收入来源，我将在下面讨论。然而不幸的是，它们是我们仅有的两个具有透明度的收入来源。我们无法获得完全透明度的另一个方面是哪些将收入隔离在特定基线以下的保护措施，例如：

  通过交易双方私下的对冲协议安排，例如Genex 旗下 Bouldercombe BESS 与特斯拉之间签订的8 年承购协议，该协议为电站提供了不公开的收入底线（澳洲Bouldercombe 储能电站案例：把风险交给愿意承担风险的其他人！）。

  或者通过更正式的方式，例如LTESA产品或即将推出的 CIS，尽管我们还需要几个月/几年才能看到这些安排涵盖的第一个电池储能电站并网。

套利

  下面是单位MW装机（最大）容量的每个电池套利收入的简单图表，按从高到低的顺序排列。按单位MW装机容量的套利收入计算，维多利亚州的电池表现不佳。来源：GSD2023 数据摘录

  通过这个简单的衡量标准，25MW Lake Bonney BESS 以相当大的优势脱颖而出。但同样值得注意的是，笔者强调了维多利亚州电池表现相对较差。

  一个重要的影响因素是整个 2023 年该地区缺乏“超高”价格。我们利用从 GSD 中提取的数据整理成了下图，图中显示了每种电池在极高价格期间的放电效率。右侧的列显示了电池暴露在高于 10,000 美元/MWh 的超高价格下的总时间。对于2023年年中进入市场的电池，显示的时间是自第一次投标时段以来测量的，结果与在市场中交易的时间相关。

  当价格高于 10,000 美元/MWh 时每个电池的容量系数（用于放电）注意：仅含发电电池的 DUID。来源：GSD2023 数据摘录

  因此，虽然 Bulgana 和 Hazelwood在捕捉这些“超高”价格方面相对有效，但维多利亚州在 2023 年仅经历了 15 分钟的此类价格。与此同时，南澳在 2023 年经历了 4 小时 50 分钟的相同极端价格，其中 Lake Bonney在此期间，BESS 能够释放其最大容量的一半以上。这将是开始解释电池套利超额表现的重要因素之一。

  在上图中，笔者还注意到，低可用性系数表明这些电池在价格上涨期间无法放电。这可能有多种原因，例如：受到持续时间、调试、FCAS 启用、自动投标算法、IESS 前调度限制或容量义务（例如 VIC Big Battery和 Hornsdale Power Reserve所面临的容量义务）的限制（如稍后将讨论）。

辅助服务

  下面我们看到了这 10 个市场中每种电池单位MW最大容量的 FCAS 收入合计。

  更倾向于 FCAS 的Ballarat BESS 为每兆瓦装机容量带来了最多的 FCAS 综合收入。来源：GSD2023 数据摘录

  容量较小的电池位居榜单前列，Ballarat, Queanbeyan 与 Lake Bonney位列“前三名”——值得注意的是，后两种电池也分别实现了第三高和最高的单位MW容量套利收入。

  由于我们通常看到 FCAS 价格的地区之间的价差较小（正常情况下），因此 2023 年 FCAS 收入的地区差距并不像我们在套利收入中看到的那样。

  下图提供了进一步的背景信息，显示了 FCAS 收入细分为三个主要类别。

  每个电池的 FCAS 收入来源细分，我们发现lower Contigency类别平均所占份额最低。来源：GSD2023 数据摘录

  有趣的是，我们可以看到低频应急FCAS收入总体上相当低。这至少部分是由于 NEM 中这些 FCAS 服务的波动性相对较小且价格较温和（特别是在 6 月和 7 月）。

容量及其他

  由于 NEM 缺乏正式的容量机制，我们对电池如何利用其容量来产生收入（或增加投资组合价值）的了解很少。这通常需要通过阅读新闻稿或新闻文章来获得信息，但很少涉及细节或合同条款。但人们认为这一收入来源可能非常重要。举个例子，三周前，我注意到AGL 的半年业绩演示表明，2024 财年上半年托伦斯岛 BESS 带来的表观收入中有近 70% 至 80% 归因于“容量和投资组合效益”。（Torrens Island Battery 的小秘密?之二，Torrens Island Battery 的小秘密?）

  为了完整起见，有必要通过一些已知的案例快速回顾容量及其他收入来源可能的范畴。

系统支持类协议

  这些是电池业主/运营商与输电服务提供商、政府和/或 AEMO 之间的协议，例如系统完整性保护计划 (SIPS) 或广域保护计划 (WAPS)（850 MW/1680 MWh Waratah 超级电池的故事：开篇,《ESCRI-SA 电池储能系列知识分享报告最终版》节选,为什么说澳大利亚是储能行业里的慕容复：关于系统保护调用储能）。

  据报道，至少有三个电池储能电站 签订了SIPS 或 WAPS 合同——Hornsdale Power Reserve、Dalrypme BESS和Victorian Big Battery。提供的服务特定于每个合同，但作为回报，保留一定量的电池容量会获得固定收入。以Victorian Big Battery为例，其300MW容量中的250MW合同约定在2021年至2032年每年夏季11月1日至3月31日期间预留。他们每年为此服务获得1250万澳元（根据通货膨胀调整）。这一义务限制了他们在这些时期获得能量或 FCAS 收入的能力。

  VIC Big Battery 2023 年容量的形状显示了其 SIPS 义务的效果。

  资料来源：GSD2023

  通过使用 ez2view 回顾投标情况，笔者可以看到该电池在 2023 年 2 月下旬进行了为期一周的简短 “动态 SIPS 试验”，在这个时段电池可用于能量市场的容量暂时增加。奇怪的是，笔者还注意到，到目前为止，2023/24 年夏季电池的负荷部分似乎并未受到容量限制。但笔者还需要时间对此进行全面调查。

  Hornsdale 最初于 2017 年在 SIPS 下签署了一份为期 10 年、价值 4000 万美元的合同，但据报道，该合同在 2020 年底被一份未公开的合同所取代。

虚拟上限

  特别是对于参加零售业务的发电机组，可以使用电池代替传统的上限合同（需量封底？）。因此，业主可以将这种机会成本的价值归因于来自容量的收入。2020 年初，昆士兰大学运行（并记录）了一项案例研究（https://wattclarity.com.au/articles/2020/05/can-batteries-replace-cap-contracts-to-hedge-customer-load-a-case-study-from-q1-2020/），试验了这一概念，尽管规模仅仅为 1.1MW。

  正如Andrew Wilson在 WattClairty 文章中指出的那样，“虚拟上限”并不是传统上限的纯粹同类替代品，因为电池可能面临物理限制（例如，受到持续时间、网络限制等的约束），所以“虚拟上限”并不是传统上限的纯粹替代品。传统上限类合同这类金融衍生品则不受这类物理限制的影响。目前尚不清楚在实践中如何管理这种额外风险。

其他

  电池产生收入或为产品组合增值的方式还有很多，仅举几例：

  通过向其他市场参与者或直接向大客户销售定制的上限类合约或其他场外交易产品。

  减少整个投资组合的 FCAS Causer Pay 成本。这是Iberdrola 开发Bonney BESS 最初的关键目标之一（https://arena.gov.au/assets/2023/08/LBBESS-Final-KS-Report_Public1.pdf）。

  减少其他自有发电资产的弃风。这是Gannawarra BESS 的 ARENA 拨款摘要中列出的一项关键优势（https://arena.gov.au/projects/gannawarra-energy-storage-system/）。

  提高投资组合的灵活性，从而有助于降低投资组合中其他爬坡较慢的发电的燃料成本。

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