輪流停電正在使南非付出沉重的代價(jià)。電力危機(jī)是增長的障礙。它破壞了投資者的信心，阻礙了幾乎所有的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)。電力危機(jī)提高了生產(chǎn)商和零售商的投入成本，并引發(fā)了新一輪的通貨膨脹和加息。
任何解決方案顯然都會(huì)產(chǎn)生成本。因?yàn)樾枰捎眯录夹g(shù)，例如與電池儲(chǔ)能相連的大型并網(wǎng)太陽能電站，但這些技術(shù)很昂貴。一個(gè)由50MW的光伏組件和240MWh的電池儲(chǔ)能組成的太陽能電站將花費(fèi)26億蘭特。電池是最大的支出，約占總成本的40%。
光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，可用于為電池組充電或直接供給消費(fèi)者。然后，電池在高峰期向電網(wǎng)提供儲(chǔ)存的電量。
在比較發(fā)電單位時(shí)，太陽能與儲(chǔ)能的結(jié)合會(huì)比煤炭更昂貴。煤炭仍占南非發(fā)電量的80%。但是，相對于消費(fèi)者已經(jīng)大量采用的方案（柴油發(fā)電機(jī)或小型電池加逆變器）來說，這種技術(shù)是可以負(fù)擔(dān)得起的，只要它是大規(guī)模使用，且僅用于高峰功率階段。
筆者認(rèn)為，南非可以通過建設(shè)由電池儲(chǔ)能和光伏組件組成的新設(shè)施來解決其大部分能源危機(jī)問題。然而，如果不對躉售能源市場進(jìn)行改革，新技術(shù)就無法使用。
能源市場改革
媒體對能源危機(jī)的關(guān)注大多集中在電力容量，或電力容量的缺乏上。但是，還有一個(gè)同樣重要的原因。政府未能將Eskom（國有電力公司）拆分，打造成做為獨(dú)立實(shí)體的一家市場運(yùn)營商和一家輸電系統(tǒng)運(yùn)營商。
市場運(yùn)營商是一個(gè)能源“證券交易所”。它為發(fā)電商、輸電系統(tǒng)和分銷商之間的合同提供了便利。全球多國已重組了供電行業(yè)以建立這樣一個(gè)市場，并在發(fā)電商之間引入了更激烈的競爭。
英國、加拿大、美國和歐盟的許多國家已經(jīng)進(jìn)行了這樣的市場改革，并取得了積極的成果。
南非在1998年表示打算采取這種做法。但它從未就這一政策采取過行動(dòng)。相反，南非一直在維持一個(gè)效率越來越低、功能越來越差的國有企業(yè)。結(jié)果就是，南非的電力容量不足，并網(wǎng)和輸電能力短缺，環(huán)境災(zāi)難日益嚴(yán)重。
停電改變了供應(yīng)和需求
對Eskom門戶網(wǎng)站使用數(shù)據(jù)的分析表明，輪流停電導(dǎo)致了南非能源格局的變化。
在供應(yīng)側(cè)，客戶越來越多地使用替代能源。需要穩(wěn)定供電的消費(fèi)者已經(jīng)制定了替代計(jì)劃，在大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)向了使用柴油發(fā)電機(jī)。雖然沒有柴油消費(fèi)數(shù)據(jù)，但筆者使用2023年4月的數(shù)據(jù)并根據(jù)電力短缺情況估計(jì)，不包括Eskom和獨(dú)立發(fā)電商在內(nèi)，每月的額外柴油用量約為6.6億升，這幾乎與整個(gè)運(yùn)輸部門的用量相同。
在需求側(cè)，停電導(dǎo)致電網(wǎng)電力的使用在日/夜周期的不同時(shí)段發(fā)生轉(zhuǎn)變。這主要是由鋰電池的使用推動(dòng)的。Eskom報(bào)告稱，為電池儲(chǔ)能充電的需求增加了1.4GW，或者說電網(wǎng)負(fù)載增加了約5%。
小型解決方案的成本
一個(gè)電池-逆變器系統(tǒng)的成本約為100000-150000蘭特（約合5000-7600美元），可滿足在四階段減載期（每24小時(shí)約6小時(shí)的停電時(shí)間）一個(gè)普通家庭的需求。按照目前的費(fèi)率，假設(shè)平均每天的能耗為15kWh，Eskom的電價(jià)為每千瓦時(shí)2.75蘭特，凈成本為每千瓦時(shí)6.10蘭特。這使它比柴油更昂貴。
使用同樣的假設(shè)，包括柴油和資本費(fèi)用在內(nèi)，一臺(tái)8kVA柴油發(fā)電機(jī)的備用電力成本約為每千瓦時(shí)5.20蘭特。
全國范圍內(nèi)1.4GW的電池裝機(jī)容量證實(shí)，已經(jīng)存在一個(gè)以較高成本購電的市場。能源安全是許多企業(yè)的必需品，特別是那些經(jīng)營冷庫或重要設(shè)備的企業(yè)。
帶有電池的大型太陽能的成本
在最近發(fā)表的一篇文章中，筆者闡述了如果實(shí)施平衡可再生能源容量和分時(shí)電價(jià)的計(jì)劃，并結(jié)束Eskom的壟斷，南非會(huì)有怎樣的前景。
客戶可以根據(jù)一天中用電的時(shí)間來支付不同的費(fèi)用。
在文章中，筆者使用了南非能源網(wǎng)的一個(gè)簡單模型，并考慮了光伏/電池儲(chǔ)能設(shè)施的最佳配置，該設(shè)施可以提供6GW的峰值功率，約是需求總量的20%。
文章得出的結(jié)論是，電網(wǎng)需要18GW光伏裝機(jī)容量，加上一個(gè)額定功率為3.7GW/10.4GWh的儲(chǔ)能系統(tǒng)。如果可以征收每千瓦時(shí)3.50蘭特的分時(shí)電價(jià)（幾乎是目前電價(jià)（不包括網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用）的兩倍），那么該設(shè)施就能收回成本。
但這需要結(jié)束Eskom的配電壟斷并建立市場運(yùn)營商。不同的電價(jià)將是不同參與者之間競爭的結(jié)果。
一個(gè)三步走計(jì)劃
分析表明，可以通過三個(gè)步驟解決峰值功率問題。首先，拆分Eskom并建立市場運(yùn)營商；第二，利用救助資金建立并網(wǎng)容量；第三，利用市場運(yùn)營商建設(shè)大型光伏/電池容量。近25年來，市場改革一直在被提上政策議程，但幾乎沒有取得真正的進(jìn)展。南非應(yīng)該停止兜圈子，在快車道上走出一條直線。
來源：PVTech每日光伏新聞
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