（接上文）

1. 長(zhǎng)時(shí)間尺度儲(chǔ)能

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用正在電力系統(tǒng)中進(jìn)行部署，以平衡電力波動(dòng)，管理峰值需求，使風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電可以調(diào)度。根據(jù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能曲線劃分，全球發(fā)展前景較好的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)包括五種：抽水蓄能技術(shù)、混凝土砌塊儲(chǔ)能技術(shù)、液態(tài)空氣儲(chǔ)能技術(shù)、地下壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)和液流電池儲(chǔ)能技術(shù)。

美國(guó)各州都很重視新能源電力發(fā)展，新能源儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于實(shí)現(xiàn)平抑新能源出力波動(dòng)、促進(jìn)電網(wǎng)穩(wěn)定這一目標(biāo)至關(guān)重要。美國(guó)加州公共事業(yè)委員會(huì)（CPUC）表示，加州計(jì)劃到2026年部署裝機(jī)容量為1吉瓦的新能源長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)，以推進(jìn)其清潔能源轉(zhuǎn)型。CPUC對(duì)2019～2020年電力資源組合提出的最佳投資組合建議，包括大量使用太陽(yáng)能、風(fēng)能和電池存儲(chǔ)資源，以及長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能和基于新傳輸系統(tǒng)的州外風(fēng)能。目前，紐約州正在開發(fā)能夠儲(chǔ)能6小時(shí)以上的經(jīng)濟(jì)可行的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

鋰離子電池在儲(chǔ)能市場(chǎng)占比較大，但其應(yīng)用在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)中并不是較優(yōu)選擇。在大部分風(fēng)能和太陽(yáng)能為電網(wǎng)供電的地區(qū)，采用壓縮空氣蓄能（CAES）技術(shù)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能資源正變得越來(lái)越有價(jià)值。CAES系統(tǒng)在電力充足的時(shí)候進(jìn)行空氣壓縮儲(chǔ)能，等到電力匱乏之時(shí)，再通過(guò)解壓空氣進(jìn)行發(fā)電。加拿大初創(chuàng)公司Hydrostor致力于開發(fā)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，NRStorHydrostor壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目是一個(gè)很好的案例。Hydrostor利用其A-CAES技術(shù)和專門建造的地下儲(chǔ)存洞穴開發(fā)大規(guī)模的儲(chǔ)能設(shè)施。該技術(shù)可以像抽水蓄能一樣提供長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)，而且可以進(jìn)行靈活安裝，此外，此類設(shè)施完全不排放廢氣，成本低廉。

2. 光伏+儲(chǔ)能

近年來(lái)，全球光伏發(fā)電比例不斷增加，為保障電能質(zhì)量、提升電網(wǎng)靈活性、提高分布式光伏自發(fā)自用比例，降低用戶用電成本，又加之鋰離子電池系統(tǒng)成本大幅下降，循環(huán)壽命不斷提高，光伏整合儲(chǔ)能技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)成為儲(chǔ)能全球應(yīng)用的主流。以德國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、美國(guó)、日本為代表的國(guó)家在“光伏+儲(chǔ)能”方面走在了世界前列，而與儲(chǔ)能相關(guān)的項(xiàng)目也成為這些國(guó)家的投資熱點(diǎn)。這些光儲(chǔ)項(xiàng)目還可以抵消對(duì)新建燃?xì)鈾C(jī)組提供容量服務(wù)的需求，具體的系統(tǒng)配置取決于項(xiàng)目所在地區(qū)的尖峰負(fù)荷時(shí)長(zhǎng)和燃?xì)鈾C(jī)組利用率。目前光儲(chǔ)項(xiàng)目的合約類型也在不斷創(chuàng)新和多元化。

以美國(guó)為例，內(nèi)華達(dá)州公用事業(yè)委員會(huì)（PUCN）已批準(zhǔn)Quinbrook與NV Energy簽訂為期25年的售電協(xié)議（PPA），用于克拉克690兆瓦AC Gemini太陽(yáng)能+電池存儲(chǔ)項(xiàng)目。該項(xiàng)目用于展示將光伏技術(shù)與儲(chǔ)能相結(jié)合的能力，以捕獲和利用內(nèi)華達(dá)州豐富的太陽(yáng)能資源，為NV Energy的客戶提供低成本電力，在太陽(yáng)下山后長(zhǎng)時(shí)間保持照明，并可以為內(nèi)華達(dá)州電力需求激增的傍晚高峰期進(jìn)行調(diào)度。美國(guó)能源公司PacifiCorp發(fā)布了其長(zhǎng)期能源計(jì)劃草案，首次將電池儲(chǔ)能確定為最低成本組合的一部分，到2025年規(guī)劃的所有儲(chǔ)能資源都將與新型太陽(yáng)能發(fā)電相配套。

在德國(guó)過(guò)去的25年中，已安裝了170萬(wàn)座太陽(yáng)能發(fā)電裝置，總裝機(jī)容量超過(guò)45吉瓦。其中大多數(shù)是安裝在住宅屋頂上容量低于30千瓦的太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備。這為小型儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了廣闊的發(fā)展前景。平均而言，使用電池可將光伏發(fā)電的自用比例從35%增加到70%以上。

更低成本的太陽(yáng)能系統(tǒng)出現(xiàn)在市場(chǎng)上之后，隨著光伏補(bǔ)貼縮減，儲(chǔ)能電池成本下降，儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展步伐越來(lái)越快。家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格取決于房屋或企業(yè)的大小、業(yè)主的能源需求、建筑物能接觸到多少陽(yáng)光，以及面板、電池和管理系統(tǒng)的質(zhì)量。值得一提的是，電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性并不是大多數(shù)電池系統(tǒng)購(gòu)買者的唯一動(dòng)機(jī)，甚至不是主要?jiǎng)訖C(jī)，他們希望獨(dú)立于電力公司和不斷上漲的電價(jià)，且希望為綠色能源作出貢獻(xiàn)。

3. 參與“虛擬電廠”

隨著全球太陽(yáng)能和儲(chǔ)能行業(yè)的快速發(fā)展，虛擬發(fā)電廠（VPP）正逐步成為儲(chǔ)能應(yīng)用的另一大市場(chǎng)。虛擬電廠在電力市場(chǎng)中，可以承擔(dān)的角色包括發(fā)電商、發(fā)電經(jīng)紀(jì)商、輔助服務(wù)供應(yīng)商、售電商，這當(dāng)中都少不了儲(chǔ)能裝置的參與。VPP的優(yōu)勢(shì)是可以降低對(duì)發(fā)電設(shè)備的初期投資，并提高日后靈活并網(wǎng)光伏發(fā)電的能力。

根據(jù)CNESA對(duì)全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的長(zhǎng)期追蹤，目前Sunverge、Stem、Tesla、Green Charge Networks、Sonnen等全球主要的分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商都在積極探索VPP模式，并形成了許多代表性的應(yīng)用案例。根據(jù)日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省相關(guān)數(shù)據(jù)，日本國(guó)內(nèi)可供VPP收集的太陽(yáng)能電力規(guī)模預(yù)計(jì)將在30年內(nèi)增加到37.7吉瓦，相當(dāng)于37個(gè)大型火力發(fā)電站的發(fā)電量，可見作為電力調(diào)配的VPP發(fā)展前景廣闊。

南澳大利亞州政府實(shí)施的家庭電池計(jì)劃目前已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)重要的里程碑，該州計(jì)劃通過(guò)VPP技術(shù)整合擬部署的40000個(gè)住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，并將為每個(gè)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供高達(dá)6000美元的補(bǔ)貼。2019年10月，南澳大利亞數(shù)百戶家庭光儲(chǔ)系統(tǒng)形成的VPP項(xiàng)目，通過(guò)向澳大利亞全國(guó)電力市場(chǎng)供能，成功地應(yīng)對(duì)了昆士蘭州發(fā)生的一次大規(guī)模斷電事故。

4. 大型電池系統(tǒng)

近年來(lái)，德國(guó)積極部署大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。2016～2017年德國(guó)有13個(gè)新項(xiàng)目投運(yùn)，用于平衡電網(wǎng)系統(tǒng)，規(guī)模約138兆瓦。2018年，總部位于荷蘭的電力供應(yīng)商Eneco完成在德國(guó)Schleswig-Holstein的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目EnspireME。該項(xiàng)目?jī)?chǔ)能容量超過(guò)50兆瓦時(shí)，由大約10000塊鋰離子電池組成。Eneco表示，這是迄今為止在歐洲開發(fā)的最大的單點(diǎn)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。項(xiàng)目位于高壓電站旁，可以幫助減少高壓電站的常規(guī)能源損耗，同時(shí)提供主要的控制電源，減少風(fēng)力渦輪機(jī)棄風(fēng)現(xiàn)象。該地區(qū)的風(fēng)電場(chǎng)將與電池存儲(chǔ)設(shè)施連接，以便在發(fā)電量高時(shí)存儲(chǔ)電力。

更大的電池系統(tǒng)應(yīng)用包括不間斷電源和黑啟動(dòng)能力。利用黑啟動(dòng)能力能夠以最快速度啟動(dòng)更多發(fā)電電源，從而恢復(fù)更多的發(fā)電能力。儲(chǔ)能系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)幅度更大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快的特性，利用儲(chǔ)能設(shè)備輔助黑啟動(dòng)能夠有效提高局域電網(wǎng)的恢復(fù)速度。此外，德國(guó)商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝量也在不斷增長(zhǎng)。大型電池市場(chǎng)的未來(lái)趨勢(shì)包括發(fā)展區(qū)域儲(chǔ)能和租賃模式。區(qū)域儲(chǔ)能將來(lái)自本地私有發(fā)電廠（例如屋頂光伏系統(tǒng)）的多余電量存儲(chǔ)在中央電池中。

5. 提供輔助服務(wù)

從國(guó)外電力市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，儲(chǔ)能最有生命力、競(jìng)爭(zhēng)力的是提供輔助服務(wù)。當(dāng)前階段，在調(diào)峰、能量時(shí)移方面，儲(chǔ)能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性還有進(jìn)一步提升的空間。而儲(chǔ)能作為調(diào)頻等快速響應(yīng)的資源，已經(jīng)在國(guó)外市場(chǎng)證明是非常有優(yōu)勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)力的。例如儲(chǔ)能在英國(guó)電力市場(chǎng)上可以參與的電力輔助服務(wù)主要為頻率響應(yīng)、容量?jī)?chǔ)備、無(wú)功調(diào)節(jié)和系統(tǒng)安全四個(gè)方面，其中電池儲(chǔ)能主要參與固定頻率響應(yīng)（FFR）的動(dòng)態(tài)頻率響應(yīng)，英國(guó)國(guó)家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ESO）定期公布英國(guó)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的調(diào)頻需求，并且每個(gè)月都會(huì)舉行招標(biāo)。參與者可以針對(duì)未來(lái)某一個(gè)月甚至某連續(xù)的24個(gè)月，全天或者一天中的特定時(shí)間段分別進(jìn)行投標(biāo)，中標(biāo)者需要按時(shí)實(shí)現(xiàn)容量的交付，并且與國(guó)家電網(wǎng)按投標(biāo)價(jià)格進(jìn)行結(jié)算。FFR主要可以分為三類服務(wù)，分別為：一級(jí)低頻響應(yīng)、二級(jí)低頻響應(yīng)和高頻響應(yīng)。英國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)因素包括先進(jìn)調(diào)頻、其他電網(wǎng)平衡服務(wù)等高價(jià)值電網(wǎng)服務(wù)合同。

隨著應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)大，各國(guó)支持政策持續(xù)出臺(tái)以及制造工藝不斷完善，近年來(lái)儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均得到了大幅提升，應(yīng)用成本快速下降。

在儲(chǔ)能系統(tǒng)成本構(gòu)成上，目前電池成本約占60%，儲(chǔ)能變流器（PCS）占比20%，電池管理系統(tǒng)（BMS）占比5%，能量管理系統(tǒng)（EMS）占比5%～10%，其他配件5%。成本最高的組件是電池和逆變器。

在部署儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí)需要考慮許多因素。電池的功率和持續(xù)時(shí)間取決于其在項(xiàng)目中的用途。項(xiàng)目目的是由經(jīng)濟(jì)價(jià)值決定的。其經(jīng)濟(jì)價(jià)值取決于儲(chǔ)能系統(tǒng)參與的市場(chǎng)。這個(gè)市場(chǎng)最終決定了電池將如何分配能量、充電或放電以及持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間。功率和持續(xù)時(shí)間不僅決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本，而且決定了其工作壽命。

根據(jù)BNEF最新完成的全球儲(chǔ)能系統(tǒng)成本調(diào)研，2019年一個(gè)完成安裝的、4小時(shí)電站級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本范圍為300～446美元/千瓦時(shí)。成本范圍之大也凸顯了儲(chǔ)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程的復(fù)雜性和多樣性。2019年，4小時(shí)電站級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的總成本基準(zhǔn)為331美元/千瓦時(shí)，戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)的總成本基準(zhǔn)為721美元/千瓦時(shí)。根據(jù)GTM預(yù)測(cè)，到2025年，單位千瓦時(shí)儲(chǔ)能電池成本將降至110美元，能源存儲(chǔ)系統(tǒng)平衡（BOS）部分將降至85美元。

（一）儲(chǔ)能裝機(jī)繼續(xù)保持增長(zhǎng)

雖然當(dāng)前全球儲(chǔ)能市場(chǎng)面臨諸多困難與挑戰(zhàn)，但儲(chǔ)能發(fā)展的廣闊前景不會(huì)改變，隨著市場(chǎng)機(jī)制和商業(yè)模式不斷成熟、技術(shù)不斷進(jìn)步，儲(chǔ)能規(guī)模將繼續(xù)保持增長(zhǎng)。眾多儲(chǔ)能技術(shù)路線中，電化學(xué)儲(chǔ)能是儲(chǔ)能的主要發(fā)展方向，而其中鋰電池路線最為主流。

全球各大機(jī)構(gòu)對(duì)未來(lái)全球儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模的中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)顯示，儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?。?jù)Wood Mackenzie預(yù)測(cè)，2020年全年新增裝機(jī)量將達(dá)到創(chuàng)記錄的12.6吉瓦時(shí)。到2025年，全球儲(chǔ)能部署投資總額將從2019年的180億美元增加到2025年的1000億美元。世界能源理事會(huì)（WEC）預(yù)測(cè)，到2030年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)總量將達(dá)到250吉瓦。美國(guó)研究機(jī)構(gòu)Lux Research預(yù)測(cè)，未來(lái)15年，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)容量將以更快的速度增長(zhǎng)，到2035年，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模年均復(fù)合增長(zhǎng)率為20%，年收入年均復(fù)合增長(zhǎng)率為14.9%。BNEF預(yù)測(cè)，到2040年，全球儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到1095吉瓦/2850吉瓦時(shí)，對(duì)應(yīng)投資規(guī)模6620億美元。

地區(qū)分布方面，據(jù)HISMarkit稱，美國(guó)在2019年已經(jīng)成為世界領(lǐng)先的儲(chǔ)能市場(chǎng)。根據(jù)BNEF的報(bào)告，中國(guó)將在下一個(gè)十年超越美國(guó)。同時(shí)，印度、德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、澳大利亞以及部分拉丁美洲國(guó)家將成為儲(chǔ)能的重要市場(chǎng)。到2040年，亞太地區(qū)的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將占全球總規(guī)模的40%，歐洲、中東和非洲占33%，美洲占23%。中國(guó)和美國(guó)將是全球最大的市場(chǎng)，其需求明顯高于所在地區(qū)的其他市場(chǎng)，兩者的儲(chǔ)能規(guī)模幾乎與印度、德國(guó)、南美、東南亞、法國(guó)、澳大利亞和英國(guó)等其他主要市場(chǎng)的總規(guī)模相當(dāng)。而歐洲、中東和非洲各國(guó)的需求則較為平衡。排名前十位的國(guó)家累計(jì)裝機(jī)規(guī)模之和占全球總規(guī)模的近四分之三。

（二）儲(chǔ)能成本下降，大規(guī)模儲(chǔ)能潛力巨大

綜合各研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，儲(chǔ)能成本自2010年以來(lái)一直呈下降趨勢(shì)。2010～2017年鋰離子電池價(jià)格下降近80%。盡管不同技術(shù)的價(jià)格有所不同，但各種類型電池的價(jià)格下降速度大致相同（見圖4）。根據(jù)BNEF數(shù)據(jù)，2019年，全球鋰電池組平均價(jià)格已經(jīng)較2010年下降87%，降至156美元/千瓦時(shí)，中國(guó)鋰電池組平均價(jià)格最低，為147美元/千瓦時(shí)。

從技術(shù)類別看，未來(lái)15年，固定式儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用最多的仍然是鋰離子電池，而液流電池、鈉硫電池等技術(shù)可能會(huì)在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用中取得突破性進(jìn)展，能夠優(yōu)化調(diào)度或者通過(guò)虛擬電廠聚合儲(chǔ)能資源的軟件系統(tǒng)使儲(chǔ)能產(chǎn)品變得更具特色。

資料來(lái)源：BNEF

圖4  2010～2017年鋰離子電池價(jià)格（單位：美元/千瓦時(shí)）

（三）儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景不斷豐富多元

大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用，使得能源轉(zhuǎn)換與利用更加高效，實(shí)現(xiàn)了能源的時(shí)空平移，解決了能源在生產(chǎn)、傳輸以及使用環(huán)節(jié)的不同步性。目前包括物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱、儲(chǔ)氫等在內(nèi)的多種儲(chǔ)能技術(shù)類型，在新能源并網(wǎng)、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)、無(wú)電地區(qū)供電工程等不同應(yīng)用場(chǎng)景下，展露出巨大的發(fā)展?jié)摿?，市?chǎng)前景非常廣闊。儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的價(jià)值可分為三個(gè)方面：容量?jī)r(jià)值、能量?jī)r(jià)值和輔助服務(wù)價(jià)值。目前，調(diào)頻與能量時(shí)移成為儲(chǔ)能的主要應(yīng)用場(chǎng)景。其中，通過(guò)可再生能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的方式實(shí)現(xiàn)能量時(shí)移越來(lái)越普遍。BNEF預(yù)測(cè)，2020年后儲(chǔ)能提供容量服務(wù)的應(yīng)用模式將成為主流。

未來(lái)兩年間，儲(chǔ)能主要應(yīng)用將更加多元、均衡。其中，當(dāng)前占比約一半的儲(chǔ)能調(diào)頻應(yīng)用將出現(xiàn)顯著下降，占比降至16%。這一方面，盡管經(jīng)濟(jì)性補(bǔ)償較好，但調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)空間較小，大量靈活性資源短期內(nèi)涌入調(diào)頻市場(chǎng)或快速拉低調(diào)頻價(jià)格；另一方面，波動(dòng)性可再生能源持續(xù)發(fā)展，配套大量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)，極大提升能量時(shí)移應(yīng)用的占比。能源時(shí)移應(yīng)用占比將翻倍增長(zhǎng)，成為最主要應(yīng)用。

資料來(lái)源：DOE，EnergyNet

圖5  2020~2021年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景分布情況預(yù)測(cè)

（四）國(guó)際資本進(jìn)入儲(chǔ)能市場(chǎng)培育新業(yè)態(tài)

在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，傳統(tǒng)能源企業(yè)向新能源業(yè)務(wù)尋出路是必然的選擇。2019年1月，殼牌新能源與英國(guó)清潔能源項(xiàng)目的開發(fā)商和建設(shè)者Anesco合作開發(fā)了電網(wǎng)級(jí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，項(xiàng)目容量1.25兆瓦/1.25兆瓦時(shí)，這是殼牌首個(gè)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。2019年2月，殼牌宣布收購(gòu)Sonnen，使之成為殼牌的全資子公司。殼牌借此有望成為歐洲最大的儲(chǔ)能企業(yè)。同年，包括杜克能源（Duke Energy）、Xcel Energy公司和亞利桑那州公共服務(wù)公司（APS）等在內(nèi)的近50家美國(guó)電力公司，為了實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，開始依靠?jī)?chǔ)能系統(tǒng)來(lái)緩解批發(fā)市場(chǎng)的波動(dòng)，并為部署更多的可再生能源發(fā)電設(shè)施提供支持。

如今的全球儲(chǔ)能市場(chǎng)，不僅吸引了傳統(tǒng)的能源電力公司，太陽(yáng)能電池板、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電力設(shè)備等供應(yīng)商，能源行業(yè)以外的公司也開始在這一領(lǐng)域進(jìn)行投資，國(guó)際資本相繼進(jìn)入儲(chǔ)能市場(chǎng)培育新業(yè)態(tài)。

文章來(lái)源：微信公眾號(hào)“ 能源研究俱樂(lè)部 ”

2020/7/22