儲能系統(tǒng)部署面臨的兩大機遇

Ed Porter是Invinity Energy Systems公司業(yè)務開發(fā)總監(jiān)，該公司致力于為商業(yè)和工業(yè)領域、電網(wǎng)基礎設施、以及離網(wǎng)應用場合提供釩流電池儲能系統(tǒng)，該儲能系統(tǒng)既可以獨立部署，也可以與可再生能源(例如太陽能發(fā)電設施)配套部署。

能源生產(chǎn)從來不是一種單一的技術。天然氣、煤炭、核能、水力、太陽能、風力等發(fā)電技術都對全球電力供應做出了重大貢獻，并且根據(jù)各自的特點扮演著不同角色。

例如，核能發(fā)電提供低碳的基本負荷，而天然氣發(fā)電通?？梢詽M足更靈活的峰值電力需求，但碳排放更高。可再生能源發(fā)電曾經(jīng)是一種只能提供高價補貼的選擇，現(xiàn)在被認為是未來發(fā)電產(chǎn)品組合中一種低成本和低碳的能源技術。

儲能市場也不例外。考慮到各種技術要求和市場設計使電網(wǎng)能夠有效運行，因此并不會有一種萬能的技術解決方案。但是儲能市場的專業(yè)化需要提供更加經(jīng)濟的最佳解決方案。

在未來的電網(wǎng)場景中儲能部署持續(xù)增長并將會出現(xiàn)細分

Porter指出，未來儲能市場將會出現(xiàn)細分的情況，而不是一刀切的局面，這將受到多種因素的驅動，其中包括：技術類型、使用期限、保修限制、控制系統(tǒng)、融資結構以及運營策略。推動這一細分的技術和經(jīng)濟因素需要為不同的應用場景提供不同的儲能產(chǎn)品，而一旦部署，將會進一步進行細分。

如今人們可以看到這一點，例如在天然氣發(fā)電領域就有廣泛的解決方案，從往復式內燃機到聯(lián)合循環(huán)燃氣輪機(CCGTs)。在這些競爭解決方案中進行選擇是在部署時根據(jù)其特定目的進行的。在其工作壽命期間，每臺發(fā)電機都以最低成本滿足市場要求。儲能系統(tǒng)也是如此。早期部署的電池儲能系統(tǒng)將在同一市場上與更新的儲能系統(tǒng)競爭，它們具有不同的化學成分、保修和操作策略。顯而易見，在未來的電網(wǎng)方案中，儲能產(chǎn)品將隨著部署的增長出現(xiàn)細分。

隨著英國氣候變化委員會(CCC)(為英國政府提供咨詢服務的一個獨立機構)等組織強調需要抓住機會，將冠狀病毒疫情危機轉化為更廣泛的能源轉型中的一種積極向好的力量，而其制定的凈零目標正在推動人們朝著高可再生能源滲透的全球能源體系邁進。在未來五到十年內，太陽能發(fā)電設施部署速度的提高將從根本上改變整個市場的動態(tài)。

Porter表示，儲能部署面臨兩大機遇

儲能部署的第一個機遇是可以存儲電網(wǎng)中越來越多的可再生能源發(fā)電量。簡而言之，如果繼續(xù)部署低成本的太陽能發(fā)電設施或風力發(fā)電設施，這意味著經(jīng)常有多余的電能時，那么某些儲能技術可以通過以非常低的成本來存儲電力而受益。

此處的關鍵特性是儲能系統(tǒng)能夠在數(shù)周或數(shù)月內轉移大量能量的能力。充放電次數(shù)減少意味著該儲能解決方案的構建成本必須非常低廉，但每個充放電周期成本(包括效率損失)會更高;諸如氫儲能或壓縮空氣儲能系統(tǒng)之類的“電力多元化轉換”(power-to-x)技術將會發(fā)揮重要作用。

電池儲能系統(tǒng)也可以很好地利用這一機會，盡管更可能是通過數(shù)小時、幾天而不是幾周來轉移能量。此外，由于電池儲能系統(tǒng)更容易在現(xiàn)場部署，更有可能被用來解決削減峰值需求問題，特別是在用戶側應用和離網(wǎng)站點。

各種電池儲能技術之間的區(qū)別(例如鋰離子電池與液流電池)將取決于這些儲能解決方案的特性，鋰離子電池儲能系統(tǒng)可能會在較低的充放電頻率上占主導地位，而資本支出和效率是最重要的因素，而液流電池儲能系統(tǒng)在充放電容量和每千瓦時交付成本最低的情況下占主導地位。對于電網(wǎng)側儲能項目，來說液流電池儲能系統(tǒng)將以更高的充放電策略對電能進行調度，鋰離子電池儲能系統(tǒng)用于更高功率、充放電次數(shù)更低的儲能應用中。

儲能部署的第二個機遇是取代化石燃料能源設施在提供電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活性方面的作用。在本質上，所需的輔助服務和平衡范圍很廣，每種儲能技術的特性將使其適合于不同的應用程序。例如，考慮頻率控制。

有兩種不同但互補的服務類型適合不同的儲能技術：

(1)動態(tài)調節(jié)應用場景需要儲能系統(tǒng)的高利用率，這意味著要進行不斷提供電力以保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。該應用場景適用于可支持高吞吐量而不會降低性能的液流電池儲能系統(tǒng)。

(2)另一方面，動態(tài)控制需要快速響應以糾正電力系統(tǒng)頻率。這使得電池儲能系統(tǒng)必須待命，但這種情況很少發(fā)生，而這是鋰離子電池儲能系統(tǒng)的理想應用場合。

市場發(fā)展和細分以滿足需求

Porter表示，考慮到這些因素，如果圍繞儲能系統(tǒng)的持續(xù)放電時間和放電頻率對不同的技術進行細分，那么未來的儲能結構可以通過以下方式來思考，如下圖所示：

該圖表概括了不同儲能技術在未來的儲能技術生態(tài)系統(tǒng)中的適用范圍

與風力發(fā)電和太陽能發(fā)電成本的降低類似，尤其是鋰離子電池儲能系統(tǒng)的成本已經(jīng)大幅下降。鋰離子電池儲能解決方案目前在每年部署的裝機容量(不包括抽水蓄能)中占主導地位，但只在鋰電池儲能系統(tǒng)適合使用的情況下。其他儲能技術也開始迅速降低成本，并開始揭示鋰電池儲能系統(tǒng)并不適用于一些領域。

為了幫助實現(xiàn)零凈能的目標，儲能系統(tǒng)面臨三個主要挑戰(zhàn)

第一個挑戰(zhàn)是在當前市場上對儲能技術的偏向。開發(fā)商、投資商、資產(chǎn)所有者都意味到新技術正在興起，但可能會傾向于采用他們所了解的能夠帶來合理回報的技術。這顯然是正確的，因為儲能市場是在用戶需求和成熟技術的交匯處發(fā)展的。

如今的儲能市場大多數(shù)是針對電池儲能系統(tǒng)設計，因此非常適合鋰離子電池儲能系統(tǒng)。計劃在能源轉型中發(fā)揮作用的企業(yè)必須展望未來，確定當前儲能技術無法完全滿足的需求，并開始部署解決方案，其能力將會彌合這些差距，并為未來提供一個清潔、可靠、經(jīng)濟的電力市場。

第二個挑戰(zhàn)是缺乏支持部署電網(wǎng)規(guī)模能源項目的業(yè)務模式以及融資、保險、擔保、計劃以及法律結構方面的標準化。這種標準化一直是風力發(fā)電和太陽能發(fā)電項目廣泛部署的關鍵驅動力之一。這將加快儲能系統(tǒng)的采用速度。

第三個挑戰(zhàn)是全球和國家層面的巨大政策差異，給儲能項目帶來了不平衡的競爭環(huán)境，給投資商帶來了不確定性。人們看到市場和監(jiān)管機構之間存在巨大的地域分化。其中一些與當?shù)厥袌鰲l件的差異有關(例如豐富的太陽能或水力發(fā)電)。但是有時也希望符合歷史規(guī)范或政府支持。這些障礙應予以消除，特別是在技術層面上。

更好地了解未來發(fā)展

儲能發(fā)展前進的道路在于直面這些挑戰(zhàn)。通過識別現(xiàn)有市場的機會，采用儲能新技術可以提高績效，從而緩解對當前市場的偏見，并為新的市場規(guī)則利用新興技術鋪平道路。

標準化需要由市場推動，隨著項目資金的到位和技術的進步。從政策的角度來看，儲能市場需要采取可管理和有競爭力的步驟來進一步采用，從而提供一個穩(wěn)定的投資環(huán)境，在這種環(huán)境中可以開發(fā)大規(guī)模、長期和盈利的儲能項目。

簡而言之，可再生能源的廣泛應用比許多人預期的要快得多。儲能系統(tǒng)是支持低成本可再生能源發(fā)電的初始途徑，同時保持了現(xiàn)有電網(wǎng)的可靠性和成本效率。為了發(fā)揮儲能系統(tǒng)的全部潛力，將需要基于成熟技術的、具有多種技術特征的儲能解決方案。

對于那些以電力市場為基礎的開發(fā)商、監(jiān)管機構和電網(wǎng)運營商來說，現(xiàn)在正是采用解決方案和基于市場的激勵措施的時候，并將更快實現(xiàn)更加清潔電網(wǎng)目標。