透過加州市場 探討儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢

根據(jù)CNESA全球儲能項目數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計，美國連續(xù)多年占據(jù)全球儲能項目裝機規(guī)模的頭把交椅，而加州在市場成熟度、商業(yè)模式創(chuàng)新、項目規(guī)模、經(jīng)濟性等方面一直引領著美國市場的潮頭。本文CNESA研究部結合日前對加州市場的實地考察，對近期加州儲能市場呈現(xiàn)的發(fā)展新亮點進行解讀，希望透過加州，探討未來儲能市場的發(fā)展新趨勢。

環(huán)顧全球儲能市場，美國連續(xù)多年占據(jù)儲能項目新增和累計裝機規(guī)模的頭把交椅。根據(jù)CNESA全球儲能項目庫的統(tǒng)計，截至2017年上半年，加州已投運儲能項目的累計裝機規(guī)模已經(jīng)達到194MW，遙遙領先于美國其他各州?？梢哉f，美國在引領全球儲能市場的同時，加州占據(jù)著美國儲能市場的潮頭。

2017年8月，由加州儲能聯(lián)盟(CESA)主辦的北美儲能峰會(ESNA)在圣地亞哥召開。作為全球儲能聯(lián)盟(GESA)的共同發(fā)起單位，中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟也組團參與了本次峰會。本文將對會議期間的所見所聞所想進行簡要梳理，并結合CNESA對于美國儲能市場動態(tài)的長期追蹤，希望透過加州，探討未來儲能市場的發(fā)展趨勢。

1、公用事業(yè)公司成為推進儲能等分布式資源參與電力系統(tǒng)服務的重要力量

隨著可再生能源裝機規(guī)?？焖僭黾?，為延緩輸配電系統(tǒng)投資、解決高峰電力需求、提高供電穩(wěn)定性，近年來美國公用事業(yè)公司加大了對非傳統(tǒng)電力替代解決方案的示范應用力度，包括傳統(tǒng)能效措施、需求響應降低高峰負荷、儲能系統(tǒng)減輕配電線路容量負荷等多種措施。

從2015年開始，加州、紐約州等政府開始實施發(fā)展激勵項目，要求大型投資者所有的公用事業(yè)公司(IOUs)開放一定的電網(wǎng)投資計劃，允許分布式資源參與其中，包括紐約州能源愿景改革計劃(New York’s Reforming the Energy Vision initiative)和加州分布式資源發(fā)展計劃(California’s Distribution Resources Plan)等項目快速開展起來。與此同時，AB2514法案要求州內(nèi)的三家投資者所有的公用事業(yè)公司(IOUs)在2020年前完成1.3GW儲能采購目標，涉及規(guī)模小于10kW的小型儲能系統(tǒng)和10kW~5MW的大型儲能系統(tǒng)。

針對儲能，加州的太平洋燃氣電力公司(PG&E)、圣地亞哥燃氣電力公司(SDG&E)、南加州愛迪生公司(SCE)等公用事業(yè)公司一方面積極推動電網(wǎng)級儲能電站和工商業(yè)用戶側(cè)儲能電站的建設，另一方面還正在積極通過與用戶共享資產(chǎn)的模式，集成用戶側(cè)分布式儲能資源提供電力服務。在加州，分布式儲能系統(tǒng)和大型集中式儲能系統(tǒng)不僅幫助公用事業(yè)公司實現(xiàn)了延緩輸配電升級、提高供電穩(wěn)定性等應用價值，更通過參與容量、能量、輔助服務等電力市場服務獲取了經(jīng)濟回報。

在實際需求和政策推力的共同作用下，加州公用事業(yè)公司安裝應用儲能的力度不斷加大，成為推進加州儲能項目的最重要力量。根據(jù)美國智能電網(wǎng)聯(lián)盟(SEPA)發(fā)布的2016年公用事業(yè)公司儲能業(yè)務研究報告，2016年美國公用事業(yè)公司儲能裝機規(guī)模排行榜的前五位被SCE、SDG&E、IID、PG&E等四家加州公用事業(yè)公司所占據(jù)。

 

表1 2016年美國公用事業(yè)公司儲能安裝容量排名

2、“儲能+燃氣機組”成為加州儲能應用的新亮點

在加州，公用事業(yè)公司普遍不擁有發(fā)電資源，發(fā)電資源的調(diào)度由加州的ISO(CAISO)統(tǒng)一負責。對于擁有一定發(fā)電資源的公用事業(yè)公司，其發(fā)電資源也需要參與CAISO的日前和實時能量市場競標。

2016年起，南加州愛迪生公司(SCE)開始嘗試儲能與傳統(tǒng)發(fā)電機組聯(lián)用的新型應用模式。2017年4月，SCE、GE、Wellhead Power Solutions合作安裝運行了全球首個燃氣輪機-儲能混合發(fā)電系統(tǒng)(Hybrid Enhanced Gas Turbine，Hybrid EGT)。該系統(tǒng)安裝于Norwalk & Rancho Cucamonga配電站，包括50MW燃氣輪機和11MW/4.3MWh電池儲能系統(tǒng)。

儲能系統(tǒng)的加入可以確保燃氣輪機在最佳功率狀態(tài)下穩(wěn)定運行，同時還可以配合燃氣輪機，以更快的響應速度競標參與CAISO的調(diào)頻市場。儲能系統(tǒng)不僅可以幫助降低燃氣機組60%的運行成本，每年還能夠節(jié)省200加侖的水資源消耗。該項目也因為創(chuàng)新的應用模式和良好的應用效果，獲得了本次北美儲能峰會的儲能項目大獎。

鑒于該項目良好的運行效果，SCE還計劃在其他燃氣電站和水電站中安裝儲能系統(tǒng)提高調(diào)頻響應能力和機組靈活性。

圖1 SCE Norwalk & Rancho Cucamonga 燃氣輪機-儲能混合系統(tǒng)項目示意圖

3、儲能為解決電力容量短缺提供快速解決方案

在加州，儲能在解決由于基礎設施事故而引發(fā)的電力系統(tǒng)危機的過程中正在發(fā)揮著越來越重要的作用。與建設燃氣電站復雜的審批流程、安裝光伏無法提供夜間供電以及水電設施無法在城鎮(zhèn)建設等問題相比，電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)由于具有快速安裝、靈活響應的特點而成為公用事業(yè)公司優(yōu)先選擇的解決方案之一。2012年和2015年，核電站事故和儲氣庫泄露造成了加州嚴重的斷電事故。因此，在2016年Aliso Canyon儲氣庫泄露事故發(fā)生后，CPUC要求SCE和SDG&E加大、加快儲能系統(tǒng)的采購力度。

位于圣地亞哥附近Escondido地區(qū)的30MW/120MWh鋰離子電池儲能項目就是SDG&E為應對Aliso Canyon儲氣庫泄露事故引發(fā)的電力容量短缺危機而實施的儲能解決方案。該項目由AES Energy Storage建設，僅用時6個月便建成投運，是目前全球已運行的規(guī)模最大的鋰離子電池儲能項目。在電力負荷高峰時段，該系統(tǒng)30MW的放電功率，可以保障20000個家庭連續(xù)4小時的電力供應。該項目將增強其管轄區(qū)域內(nèi)的供電可靠性，同時可以最大化的利用可再生能源。另外，AES還與SDG&E合作在所轄區(qū)域的El Cajon建設7.5MW/30MWh的儲能項目。

與此同時，加州另一家公用事業(yè)公司南加州愛迪生公司(SCE)也分別特斯拉和GreenSmith合作，在6個月內(nèi)完成了兩個80MWh儲能項目的安裝。加州的經(jīng)驗已經(jīng)表明，儲能技術成本的快速下降和儲能系統(tǒng)生產(chǎn)供應能力的快速提升，為電網(wǎng)級儲能解決方案的實施提供了強有力的保障，確保儲能在解決電力系統(tǒng)容量短缺、提高清潔能源利用效率、應對輸配電擴容升級的過程中發(fā)揮日益重要的作用。

圖2 Escondido 30MW/120MWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)項目示意圖

4、儲能與分布式資源(DERs)和數(shù)字化技術的相互融合成為構建新型電力結構的重要力量

在電力系統(tǒng)朝著低碳化、數(shù)字化和去中心化方向進行轉(zhuǎn)型的大背景下，面對日益增長的電力需求，美國各大公用事業(yè)公司和大型電力用戶都在積極探索利用用戶側(cè)的能效、需求響應、光伏和儲能等分布式能源技術，構建戶用微網(wǎng)、工商業(yè)微網(wǎng)和公用事業(yè)級微網(wǎng)，實現(xiàn)多種分布式能源技術的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，提供就地化的電力供應解決方案。加州大學圣地亞哥分校微網(wǎng)示范項目就是多種分布式能源技術綜合應用的代表案例，系統(tǒng)內(nèi)就整合了燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)、蓄冷蓄熱、電池儲能、電動汽車V2G、電動汽車光儲充電站、動力電池梯次利用、燃氣輪機等多種不同技術。

圖3 加州大學圣地亞哥分校微網(wǎng)示范項目示意圖

儲能在構建分布式能源系統(tǒng)中的重要性不言而喻，但是如何確保儲能與其他分布式資源高效協(xié)調(diào)運行、如何實現(xiàn)不同負荷曲線的統(tǒng)一管理、如何充分發(fā)揮儲能的靈活性價值，則需要數(shù)字化、智能化軟件控制技術給予強有力的支撐。為此，Stem、Greensmith等儲能系統(tǒng)集成商正在建立“軟件驅(qū)動的儲能系統(tǒng)”的理念，真正實現(xiàn)分布式資源系統(tǒng)對于傳統(tǒng)電力體系結構的顛覆作用。

5、小結

隨著儲能技術成本快速下降和公眾對于儲能應用價值認知的不斷增強，儲能的應用領域和應用價值也在不斷升級，逐漸從離網(wǎng)光儲應用拓展到提高電能質(zhì)量、提供備用電源，再到電費賬單管理和參與電網(wǎng)服務。

 

圖4 儲能在加州電力系統(tǒng)應用領域示意圖

根據(jù)CNESA對于美國儲能市場發(fā)展態(tài)勢的觀察，除了在工商業(yè)用戶側(cè)電費管理率先實現(xiàn)商業(yè)化之外，在成熟電力市場的支撐下，儲能的商業(yè)化應用已經(jīng)滲透到了電力系統(tǒng)發(fā)輸配用等各個環(huán)節(jié)，并且表現(xiàn)出了多領域協(xié)同、多重應用價值疊加的發(fā)展趨勢。相信加州儲能市場的發(fā)展經(jīng)驗，將會對其他國家和地區(qū)儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到很好的引領和示范作用，CNESA也會對加州儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行持續(xù)關注。