小题大做：来自家庭的过渡性压力

未来电价的走势仍存在很大的不确定性，西澳批发电力和网络成本分别占使用费的40%和45%（澳大利亚能源市场委员会，2018a）。在快速变化的政策和经济环境中，这两个组成部分之间的成本分配使得预测变得困难。

因此，我们利用简化的参数和灵敏度分析将结果限制在分析范围内。这些光伏系统成本包括提供联邦可再生能源目标政策前期资本补贴的小型技术证书。由于目前没有统一的支持机制，这些电池系统成本不包括任何补贴。https://www.tesla.com/en_AU/powerwallhttps://sonnen.com.au/sonnenbatterie/finance使用其住房贷款的投资成本，采用6%的贴现率，反映了澳大利亚自住标准可变住房贷款的10年历史平均值（澳大利亚储备银行，RBA，2018年）。表1研究中使用的输入参数和数据。输入参数单位值源自情景预测期年20模型假设模拟时间步长分钟30模型假设初始平整度回扣AUD/kWh 0–0.27模型假设平整度使用费AUD/kWh 0.27（无限能源，2017）电费/回扣变化%/a 5（ABS，2018）拟合回扣装机容量限制kWP5（Synergy，2017）折扣率%/a 6（澳大利亚储备银行，2018年）初始安装光伏系统成本AUD/kWP1400（Solar Choice，2019a）初始安装电池系统成本AUD/kWh 900（特斯拉，2018年）安装光伏系统成本变化%/a-5.9（Ardani等人，2018年）安装电池系统成本变化%/a-8（BNEF，2019b）住户数量261（澳大利亚电网，2018年）太阳能光伏发电概况（每户）Wh时间系列（Ausgrid，2018）基本需求概况（每户）Wh时间序列（Ausgrid，2018）出版说明：最好在一列上显示；如果无法匹配，则在“Tables_landscape.docx”中提供的整个宽度表上，这些案例研究参数（图。

3） 反映出不断提高的零售关税，降低光伏和电池系统成本，以及在20年内坚持现有的两部分关税结构。电力市场的高度互联性意味着，越来越多的家庭光伏电池采用可能会推动进一步的结构和财务变化（例如，新的零售电价结构，通过更高的零边际成本可再生发电、配电和输电网络升级、新的分散能源市场来降低批发能源成本），这些变化对电力市场产生影响DER的未来价值。对这些未来电力部门的反应进行明确建模仍不在分析范围之内。相反，我们关注的是当前的商业模式。结果系统（图4）。然而，拟合的比例值会影响这种转换的时间和大小。在更适合的情况下，仅光伏系统的安装比适合度较低的情况更早开始（且平均容量更高），最终在每户5千瓦的适合度限制下趋于平稳。对电池容量的投资出现了，但比低适配情况要晚。在所有适合的情况下，电池存储容量的增加也与额外的光伏容量相吻合，这表明经济高效的电池的到来推动了光伏装机容量的进一步增长。此外，随着家庭越来越多地安装光伏电池系统，年度电网进口量加速减少，而年度电网出口量继续增加。这表明，在假定的零售市场条件下，住户认为安装电池容量使所有光伏发电自用并不划算。

这些总体光伏电池采用模式是投资行为差异的结果，由使用统一的使用费和配件驱动。发布注释：显示在单个列上。“图5.eps”SSFiTlower FiTs中提供的矢量图降低了过剩发电的价值，增加了自供的价值（即优先考虑自用）。对于纯光伏系统，多余能源的价值为$Fit，而自耗发电的价值为$SS（图5b）。然而，对于光伏电池系统，能量时间转移量从$FiTto$SS（图5c）减去往返效率损失重新估值。此外，5千瓦/小时的资格限制抑制了光伏发电量超过5千瓦/小时的增长，并限制了高消费家庭减少其整体电网进口的能力。在每一种适合的情景下，各种价格信号在短期内相互作用并激励不同的投资模式，但在长期内，它们共同开始遵循类似的轨迹。在低适应度场景（FiT和FiT）中，自供的价值大于适应度（即，$SS>$FiT），因此鼓励家庭调整其系统尺寸，以最大限度地提高自用电量，同时最小化多余的光伏发电（相对于整体系统成本）。在电池系统成本仍然过高的情况下，平均光伏发电能力较低，因为随着光伏发电能力的增加，边际效益降低，因此低成本会抑制过大光伏系统的安装。然而，一旦电池系统变得经济高效，家庭可以选择：（i）调整电池容量，以利用现有的光伏发电，或（ii）升级到更大的光伏系统，提供可以利用更大容量电池的后续发电。由于过度光伏发电之前受到抑制，方案（ii）成为更具成本效益的方案。

这推动了安装电池系统后光伏容量的增加（图4）。此外，低拟合值意味着FiTrevenue的损失（超过5 kWPFiT资格限制）不会显著抑制家庭安装大于5 kWP的光伏系统。这导致了向光伏电池系统的早期过渡，发电和存储容量的持续增长甚至超出了高可用性的情况。低拟合的净效应是，随着系统成本的下降，家庭仍然以经济驱动力安装光伏电池系统容量，使其自耗价值最大化。在高拟合场景（FiT和FiT）中，拟合值大于自供值（即，$FiT>$SS）。随着FiT的价值越来越高，超过5 kWPFiT的资格限制将成为更大的抑制因素，因为失去所有FiT收入在财务上变得更加重要。储能的财务优势有限，因为它可以用价值较高的过剩发电（FiT）换取价值较低的自我消费（SS）。电网出口的更高价值意味着低能耗家庭可以经济高效地投资一个更大的光伏系统（超出其自用需求），最高可达5千瓦。相反，高消费家庭被禁止安装大于5 kWP的系统（否则他们将失去FiT收入），而从过剩发电中获得的收入也相应减少。这些条件导致每户平均光伏装机容量迅速收敛到5千瓦。

随着零售关税的增加和系统成本的降低，越来越多的高耗能家庭（电费较高）最终发现，通过增加自用电量（增加光伏容量和大容量电池）来降低电费更具成本效益，过度人为地限制5千瓦系统的过剩发电量。为了达到收支平衡，需要更高的能源成本和更低的系统成本，从而推迟向光伏电池系统的过渡（图4）。高拟合的净效应是，家庭最初被迫将电网出口最大化至5 kWPFiT的合格限值，但最终（随着系统成本的下降）高消费家庭中的农业百分位发现，随着系统成本的下降，放弃FiTrevenue并最大化自消费的价值更具成本效益。在FiT情景中，自供的价值等于FiT（即，$SS=$FiT），由此产生的投资动态包括高拟合和低拟合情景的混合（图4）。模拟的第一个十年反映了高拟合场景，其中拟合和合格率限制足以激励大多数家庭投资5 kWPPV系统，而模拟的最后十年通常反映了预装光伏容量较大的低拟合场景。2030年至2034年是一个过渡期，更多投资电池系统的家庭选择保留（而非增加）现有的PVP容量，导致年度电网出口暂时减少。

然而，从2035年起，越来越多的家庭发现，放弃使用更大的光伏和电池系统来实现自身供电价值最大化，而不是电网出口价值最大化，这更符合成本效益。在所有五种FiT方案中，随着光伏电池成本的降低和零售电价的增加，固定电价结构最终会激励家庭投资光伏电池系统（图4），从而最大限度地提高超额发电的自耗价值。这导致家庭增加收入，并逐步投资于5千瓦以上的光伏发电容量和相关的电池存储。这一共同结果将每个FiT场景的过渡路径与第5节中用于定性评估家用光伏电池投资对更广泛电力行业影响的一组相应电网运行阶段相一致。为了评估该结果的稳健性，评估了两个额外的敏感性案例，即高增长零售条件和低增长零售条件（附录B）。总体定性模式保持不变，但在低增长情况下，转换速度较慢，在高增长情况下，转换速度较快。4.1. 电网运行阶段的出现每一个适合的场景都会导致在模拟的每一年中安装的光伏和电池容量不同（图4），但所有场景都会导致从仅使用家用光伏到采用光伏电池的过渡转折点。由于假设每户家庭的基本需求每年保持一致，因此电网利用率的变化是由安装的光伏和电池容量驱动的。将每个家庭的平均光伏装机容量和电池容量作为独立的分类器（表2），我们将电网利用率的变化描述为一系列不同的电网运行阶段（表3）。

例如，如果平均光伏装机容量为3.5kWP（小型光伏），平均每户电池装机容量为14.5 kWh（中型电池），则由此产生的电网运行阶段被归类为“PVS:BM”。如果平均光伏装机容量增加至5 kWP（光伏中等），则随后的电网运行阶段变为“PVM:BM”。这些电网运行阶段之间的变化建立了从纯光伏到光伏电池家庭的更广泛过渡路径（图6）。随着电力系统及其市场运营商的时间分辨率越来越高，这些电网运营阶段还提供了一套高分辨率（30分钟时步）电网利用率曲线，以确定日和季节电网需求的变化。更广泛的过渡路径与日变化和季节变化的结合，为其更广泛的功率扇区效应的定性讨论提供了数值基础（第5节）。表2每户平均光伏和电池系统容量的分类范围。范围标签容量范围平均每户光伏装机容量（kWP）小型光伏（PVS）0.5–4PV中型光伏（PVM）4–8PV大型光伏（PVL）8–12平均装机电池容量家用电池（kWh）小型电池（BS）0.5–10中型电池（BM）10–20大型电池（BL）20–30发布说明：在“Table_Picture.docx”中提供的单列表上显示表2，确定了七个电网运行阶段（表3），从两个纯光伏阶段（PVS和PVM）到五个光伏电池阶段（PVS:BS、PVM:BS、PVM:BM、PVM:BLandPVL:BL）。由于每个电网运行阶段对应一系列光伏和电池容量，表3中选择了特定情景年作为每个电网运行阶段的代表。电网运行阶段在附录A中分别进行了评估和说明，以确定其日运行和季节运行特征。

表4总结了昼夜和季节尺度上电网运行的这些定量变化。结果表明，家庭对光伏电池系统的持续投资可以在影响电力系统及其批发市场的一系列运营层面上显著改变电网利用率。表3每个FiT场景的电网运行阶段（基于每户平均光伏和电池系统容量）。星号情景年（*）用作每个电网运行阶段的代表。发布说明：在“Table_Grait.docx”中提供的单列（最好）表格上显示是否允许使用彩色表格？如果不是，请恢复为黑白年份Fit2018 PVSPVS*PVSPVMPVM2019 PVSPVSPVMPVMPVMPVSPVSPVMPVMPVM*PVSPVSPVMPVMPVMPVSPVSPVMPVMPPVPVMPVS:BSPVS:BSPVMPPVMPVS:BSPVMPVMPVS:BSPV:BSPVMPVMPVMPVS:BSPV:BSPVMPPVMPVMPVM:BSVM:BS*PVMPPVMPPVMPVM:BSPM:BSPM:BSPM:BSPM:BSPM:BSPM:PVM:BSPVMPVM:BMPVM:BSPVM:BSPVMPVM:BMPVM:BSPVM:BSPVM:BLPVM:BSPVM:BSPVM:BSPVM:BSPVM:BSPVM:BLPVM:BLPVM:BLPVM:BSPVM:BSPVM:BLPVM:BLPVM:BSPVM:BLPVM:BLPVM:BSPVM:BSPVM:BSPVM:BSPVM:BLPVM:BSPVM:BSPVM:BLPVM:BLPVM:BLPVM:BSPVM:BLPVM:BLPVM:BLPVM:BLPVM:BLPVM:BLPVM:BSPVM:BLPVM:BSPVM:BLPVM:BLPVM:BSPVM:BSPVM:。矢量图见“图6.eps”5。讨论从家庭总体角度到系统和市场层面，电力行业受到影响。5.1. 综合家庭视角5。1.1. 随着家用光伏电池的采用，年度峰值馈入不断上升在仅采用光伏的时期，光伏和光伏阶段（分别为附录A.2和附录A.3）的需求侧变化与“鸭子曲线”一致（Denholm等人，2015年；Maticka，2019年）。在日尺度上，最低需求从夜间转移到中午，并变得越来越负（图A.2d和图A.3d）。

在季节尺度上，夏季净出口量增加（图A.2a和图A.3a）。随着家庭从纯光伏系统过渡到光伏电池系统，进一步的变化变得明显。值得注意的是，从PVM:B开始，每户的平均光伏容量增加超过了5 kWPFiT的可用性限制（表4），这意味着电网出口不再具有财务价值（增加了自身消耗的价值），这将进一步推动光伏和电池容量的增长。考虑到电网利用率从PVS:BS（图A.4a）到PVL:BL（图A.8a）阶段的逐渐变化，冬季电网消耗量逐渐减少，这间接导致电网出口在整个夏季显著增加。使用统一关税结构有助于做出一系列经济上合理的决定。首先，冬季的潜在能源需求高于夏季，这是因为夜间供暖需求更为一致（图A.1a）。其次，太阳能资源的减少和冬季夜间需求的增加，需要更大的光伏发电能力来提高这几个月的自发电能力。第三，安装容量大于全年正常使用容量的电池会导致回报减少，从而抑制家庭安装更大存储容量。在夏季，这会导致许多家用电池在中午之前充满电，并允许peakPV发电继续在中午接入电网。随着光伏发电能力的增加，以满足冬季农耕部分的需求，夏季月份的峰值供电最终超过了从PVM:BSstage开始的663千瓦的潜在年峰值需求（表4）。由于统一关税并没有提供改变电网出口时间的激励，大多数家庭的上网高峰时间在中午前后暂时重合。