《住宅太陽能光伏+儲能系統(tǒng)的安裝成本基準與部署障礙：2016年第一季度》是一系列此類主題研究中的第一份報告。該報告提供了最新住宅太陽能光伏+儲能系統(tǒng)最詳細的各部分成本和系統(tǒng)總成本明細，并首次量化了過去未知的軟性成本。該報告也分享了系統(tǒng)應用所面對的市場障礙方面的洞見。

促進系統(tǒng)普及

早在2015年4月，落基山研究所與包括global X和HOMER能源等在內(nèi)的合作伙伴就發(fā)布了題為《負荷脫網(wǎng)的經(jīng)濟性分析》研究報告。該報告調(diào)查了與電網(wǎng)相連的太陽能+電池系統(tǒng)將如何與傳統(tǒng)電力服務競爭。研究結(jié)果表明，到2030年，持續(xù)下降的系統(tǒng)成本加上電網(wǎng)電力零售價格的上升，將使得與電網(wǎng)相連的太陽能+電池系統(tǒng)更具經(jīng)濟性，也將成為許多美國消費者的首選。此外，太陽能+電池系統(tǒng)還能為用戶提供其他重要的價值。例如，在電網(wǎng)斷電時作為關(guān)鍵負荷的備用電源，以及通過削減高峰期需求和轉(zhuǎn)移用電時間來節(jié)約成本等。然而，落基山研究所的研究在當時并未詳述儲能的精確成本。

確定比較方法

如今要分解太陽能光伏+儲能系統(tǒng)的安裝成本，落基山研究所和國家可再生能源實驗室首先分析了包括Lazard和GTM在內(nèi)的各種現(xiàn)存研究的數(shù)據(jù)，以及我們在落基山研究所創(chuàng)新中心項目中積累的經(jīng)驗。

分析太陽能光伏+儲能系統(tǒng)各部分成本和系統(tǒng)總成本的一大難題是選擇合適的度量標準。與單一的太陽能光伏不同，儲能系統(tǒng)缺乏被大眾廣泛接受的度量標準，如每瓦特裝機的成本或平準化能源成本。儲能成本會隨著系統(tǒng)總能源容量(表達為美元/千瓦時)和充電或放電的速率(表達為美元/千瓦)變化而變化。一些消費者傾向于使用系統(tǒng)的長時間放電功能，而另一些消費者可能有較高的峰值需求，更重視能源存儲的功率(千瓦)而非能源容量(千瓦時)。由于家庭偏好和負荷特點的不同，使用單一的度量標準會人為干擾系統(tǒng)所公布的成本，很難對比不同系統(tǒng)的成本區(qū)別。因此，我們使用了安裝總價作為研究的主要度量標準，而不是根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模規(guī)范化的標準。

為分析2016年第一季度安裝的太陽能光伏+儲能系統(tǒng)各部分成本和系統(tǒng)總成本，我們使用了國家可再生能源實驗室的各部分和系統(tǒng)層面自下而上的成本模型方式來分析獨立的太陽能光伏系統(tǒng)。我們的方法論包括了計算安裝住宅系統(tǒng)時發(fā)生的所有組件成本和項目開發(fā)成本，并模擬了該類系統(tǒng)的現(xiàn)金采購價格，不考慮投資稅減免(ITC)優(yōu)惠政策。

具體案例分析

在應用這些方法時，我們主要關(guān)注了兩個主要的案例：一個我們稱之為小型電池，3千瓦/6千瓦時，另一個稱為大型電池，5千瓦/20千瓦時。在各個案例中，我們測試了兩類變量的敏感性：直流或交流耦合配置，以及改造項目或新裝項目。直流與交流耦合配置的差別決定了電池直接存儲太陽能光伏板所發(fā)電量，還是首先將其轉(zhuǎn)化為交流電，從而同時允許光伏板和電網(wǎng)進行充電。小型電池案例專為消費者自用電設計，包括削減高峰期需求和轉(zhuǎn)移用電時間，而大型電池案例則是為了作為大型能源需求的備用電源，滿足停電情況下用電需求。

我們發(fā)現(xiàn)，使用5.6千瓦太陽能光伏板和3千瓦/6千瓦時鋰離子電池的小型電池案例的基準價格大約是單一的與電網(wǎng)相連的5.6千瓦太陽能光伏系統(tǒng)的2倍(詳情請參考圖1)。對新裝太陽能光伏+儲能系統(tǒng)而言，直流系統(tǒng)的價格(27,703美元)比交流系統(tǒng)的價格(29,568美元)低1,865美元。交流系統(tǒng)的價格溢價主要是由于交流配置所需的額外并網(wǎng)換流器造成的硬件和人工成本。然而，在對比交流與直流系統(tǒng)時，安裝價格并不是唯一的考慮因素：交流系統(tǒng)在光伏能源即發(fā)即用的應用中效率更高，而直流系統(tǒng)則在光伏能源儲存儲的應用中更有效率。

圖1：住宅太陽能光伏+儲能系統(tǒng)，小型電池案例的總安裝成本和價格構(gòu)成模型(2016年美元現(xiàn)價)

為了與上圖所示的小型電池系統(tǒng)進行對比，我們也分析了用于在電網(wǎng)斷電時長時間供應備用電量的大型電池系統(tǒng)。大型系統(tǒng)使用了5.6千瓦太陽能光伏組與較大容量的5千瓦/20千瓦時鋰離子電池(見圖2)。直流配置大型系統(tǒng)的價格是45,237美元，比直流配置小型系統(tǒng)價格高了63%。而交流配置大型系統(tǒng)的價格為47,171美元，比小型系統(tǒng)價格高60%。雖然，成本更高，但在其它因素相同條件下，大型系統(tǒng)能夠為一個家庭供應臨界負荷的時間大約是小型系統(tǒng)的4倍。

圖2：住宅太陽能光伏+儲能系統(tǒng)，小型電池對比大型電池案例的總安裝成本和價格構(gòu)成模型，(2016年美元現(xiàn)價)

所有經(jīng)濟可行性都具有地域性：不同地域非硬件成本差別巨大

價格構(gòu)成細分顯示硬件成本僅占小型電池系統(tǒng)總價格的一半和大型電池系統(tǒng)總價的大約60%。而其他成本則取決于系統(tǒng)安裝地點：地方性成本和行政批復、聯(lián)網(wǎng)、計量等過程以及各地消防標準差別巨大，不但會影響項目成本，還會影響項目時間安排。對與電網(wǎng)相連的太陽能光伏+儲能項目的財務可行性影響最大的變量包括地方電力公司電價、補貼、輔助服務定價等。其中，電網(wǎng)公司電價結(jié)構(gòu)(例如，是否使用峰值需求電價，分時電價等政策)常常是決定在太陽能光伏系統(tǒng)中添加儲能功能是否具備經(jīng)濟可行性的關(guān)鍵性因素。

展望

雖然，太陽能光伏+儲能系統(tǒng)成本持續(xù)下降，但行政批復和管理障礙等相關(guān)軟性成本使它們對于許多住宅用戶而言，仍然相對過高。但是，隨著電力公司和批復管理機構(gòu)對住宅儲能系統(tǒng)熟悉度的提高，我們預計住宅儲能市場在美國的增長速度將越來越快。本文展示的工作將為技術(shù)制造商、安裝企業(yè)和其他利益相關(guān)方識別成本削減機遇帶來重要幫助，同時協(xié)助決策制定者了解阻礙太陽能光伏+儲能系統(tǒng)部署的規(guī)章、政策和市場特征。技術(shù)成本正在迅速變化，而這種成本基準為我們持續(xù)關(guān)注這一系統(tǒng)在現(xiàn)實世界的發(fā)展奠定了基礎。

Kristen Ardani，國家可再生能源實驗室(NREL)太陽能項目負責人，主要負責太陽能的軟性成本、技術(shù)、市場研究。其專業(yè)研究領(lǐng)域包括非硬件太陽能光伏成本分析，克服管理障礙提高太陽能部署和市場趨勢研究等。

Chris McClurg，落基山研究所高級咨詢師;David Labrador，落基山研究所編輯;Kristen Ardani，落基山研究所特邀作者