在電力系統(tǒng)層面，今年2月的美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）第841號(hào)令要求大規(guī)模電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商設(shè)計(jì)新的規(guī)則來(lái)整合儲(chǔ)能系統(tǒng)。今年4月頒布的845號(hào)令重寫了電網(wǎng)的互連規(guī)則，為儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署創(chuàng)造了新的機(jī)會(huì)。
在客戶層面，美國(guó)32個(gè)州的州議員和監(jiān)管機(jī)構(gòu)在今年第一季度討論了57項(xiàng)有關(guān)儲(chǔ)能的部署、目標(biāo)、研究，以及優(yōu)惠的政策行動(dòng)。
直到2015年，公用事業(yè)公司的高管和可再生能源懷疑者都認(rèn)為具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的電池儲(chǔ)能是不可實(shí)現(xiàn)的。而如今，電池儲(chǔ)能成為電力行業(yè)的關(guān)注的焦點(diǎn)。
“因?yàn)槲覀冎捞嗟娘L(fēng)能和太陽(yáng)能會(huì)在沒有儲(chǔ)能系統(tǒng)的情況下改變電網(wǎng)，但我們認(rèn)為其代價(jià)有些太昂貴了。”南加州愛迪生電力公司前副總裁Jim Kelly表示。
隨著能夠提供的一系列儲(chǔ)能服務(wù)，其中包括容量和彈性，人們開始明白，儲(chǔ)能系統(tǒng)成為了最熱門的能源話題。根據(jù)Lazard公司的2017年11月發(fā)布的儲(chǔ)能分析成本水平分析報(bào)告，鋰離子電池受到的關(guān)注最多，但還有其他幾種快速發(fā)展的電池化學(xué)和儲(chǔ)能技術(shù)。
由于技術(shù)和應(yīng)用范圍廣泛，電池儲(chǔ)能的成本變化很大，但電池成本大幅下降是真實(shí)的。根據(jù)GTM公司發(fā)布的2017年公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能研究報(bào)告，2015年和2016年電池成本預(yù)計(jì)整體下降了32％。據(jù)GTM報(bào)道，這種下降趨勢(shì)將在未來(lái)五年內(nèi)放緩。但電池儲(chǔ)能在某些地方和應(yīng)用中，而正走在具有更好的成本競(jìng)爭(zhēng)力的道路上。
根據(jù)Lazard公司報(bào)告的數(shù)據(jù)，業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，在2018年和2022年之間，電池成本的累計(jì)下降取決于場(chǎng)合和應(yīng)用程度。
而成本的下降將引領(lǐng)許多可再生能源開發(fā)商將其太陽(yáng)能項(xiàng)目與儲(chǔ)能系統(tǒng)配套使用。在加利福尼亞州這個(gè)在美國(guó)太陽(yáng)能行為占主導(dǎo)地位的州，加州太陽(yáng)能工業(yè)協(xié)會(huì)今年2月正式將其名稱更名為加州太陽(yáng)能和儲(chǔ)能協(xié)會(huì)。
太陽(yáng)能發(fā)電加儲(chǔ)能系統(tǒng)的早期成功正在引導(dǎo)一些開發(fā)商考慮將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與大型風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目相結(jié)合，但研究人員和行業(yè)官員表示，在配套資源具有競(jìng)爭(zhēng)力之前，儲(chǔ)能技術(shù)將需要進(jìn)一步發(fā)展。
根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）5月10日在美國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)（AWEA）年度會(huì)議上預(yù)覽的一份研究報(bào)告，目前2012年儲(chǔ)能成本為1000美元/千瓦時(shí)，估計(jì)將低至200美元/千瓦時(shí)。這個(gè)研究預(yù)計(jì)電池儲(chǔ)能的資本成本最終將降至100美元/千瓦時(shí)，但不會(huì)得出風(fēng)電成本具有競(jìng)爭(zhēng)力這樣的結(jié)論。
這是一把雙刃劍？
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室承認(rèn)其對(duì)風(fēng)力儲(chǔ)能價(jià)值主張的評(píng)估忽略了潛在價(jià)值流，其中包括容量和輔助服務(wù)。這項(xiàng)研究側(cè)重于能源套利，即當(dāng)價(jià)格較低時(shí)儲(chǔ)存電能，并在市場(chǎng)價(jià)格較高時(shí)將其提供給電網(wǎng)。
太陽(yáng)能對(duì)4小時(shí)儲(chǔ)能的影響
在增加儲(chǔ)能前后的凈需求以及在增量高峰需求減少降至100％以下之前可添加的儲(chǔ)能量
根據(jù)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室工程師和研究合著者Jennie Jorgenson的說(shuō)法，這使儲(chǔ)能取決于可用的傳輸容量。但這是一把雙刃劍。當(dāng)電網(wǎng)擁塞時(shí)，儲(chǔ)存的電能不能輕易地容易轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)套利，但沒有電網(wǎng)擁塞，儲(chǔ)存的電能在套利中的價(jià)值就會(huì)下降。
美國(guó)儲(chǔ)能協(xié)會(huì)（ESA）執(zhí)行董事Kelly Speaks Backman對(duì)此評(píng)估并不認(rèn)同。她說(shuō)， “儲(chǔ)能系統(tǒng)可以吸收多余的風(fēng)能，當(dāng)它的成本最低時(shí)，它不必被削減，當(dāng)價(jià)格更高時(shí)，它會(huì)將風(fēng)力產(chǎn)生的電能送入電網(wǎng)。”
對(duì)于全球兩大風(fēng)力發(fā)電商通用電氣可再生能源集團(tuán)和RES集團(tuán)而言，風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能的價(jià)值主張更為復(fù)雜，并且更為關(guān)鍵，其對(duì)風(fēng)能和儲(chǔ)能開發(fā)商具有重要意義。
風(fēng)力發(fā)電和電池儲(chǔ)能
儲(chǔ)能得到蓬勃發(fā)展是真實(shí)的。全球風(fēng)能開發(fā)商Acciona Energy公司運(yùn)營(yíng)副總裁Krys M. Rootham在AWEA美國(guó)風(fēng)能會(huì)議上報(bào)告儲(chǔ)能和風(fēng)能的會(huì)議上提供的彭博新能源財(cái)經(jīng)數(shù)據(jù)顯示，2016年全球安裝的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為7.8吉瓦時(shí)，2017年為11.3吉瓦時(shí)。預(yù)計(jì)2018年將達(dá)到14.6吉瓦時(shí)，2024年將達(dá)到81.3吉瓦時(shí)。
據(jù)美國(guó)消費(fèi)電子協(xié)會(huì)（Rootham）報(bào)告的GTM Research數(shù)據(jù)顯示，2017年美國(guó)風(fēng)能累計(jì)裝機(jī)容量為431兆瓦時(shí)，預(yù)計(jì)2018年將增至1233兆瓦時(shí)，2023年增長(zhǎng)超過(guò)9000兆瓦時(shí)。
然而，美國(guó)儲(chǔ)能協(xié)會(huì)（ESA）的Speaks-Backman表示，儲(chǔ)能系統(tǒng)不必與可再生能源發(fā)電直接配套使用。他說(shuō)，“風(fēng)能開發(fā)商可以通過(guò)套利減少風(fēng)險(xiǎn)，但價(jià)值主張是否可行取決于具體的市場(chǎng)。”
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）高級(jí)研究科學(xué)家Ryan Wiser說(shuō)，太陽(yáng)能儲(chǔ)能對(duì)比風(fēng)能儲(chǔ)能更有效。他說(shuō)，“只需要將太陽(yáng)能儲(chǔ)能只需存儲(chǔ)幾個(gè)小時(shí)的電能，而風(fēng)力發(fā)電需要更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能才是有價(jià)值的，至少在短期內(nèi)，傳輸電能是一種更合理、更經(jīng)濟(jì)的風(fēng)能整合解決方案。”
RES集團(tuán)首席技術(shù)官Andrew Oliver對(duì)此表示認(rèn)同，他說(shuō)，“將風(fēng)能存儲(chǔ)起來(lái)，通過(guò)允許它使用相同的互連點(diǎn)為儲(chǔ)能節(jié)省了成本。為了減少風(fēng)電的影響，需要長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)電能，目前，像液流電池這樣的長(zhǎng)時(shí)間電池儲(chǔ)能系統(tǒng)尚未成為主流。”
Oliver表示，“如果沒有配備長(zhǎng)時(shí)間的電池存儲(chǔ)系統(tǒng)，風(fēng)力發(fā)電能源套利不會(huì)體現(xiàn)出來(lái)。如果將1兆瓦時(shí)的電能每天轉(zhuǎn)移到另一部分，可以獲得50美元，而如果每天能夠完成兩次，那么1兆瓦時(shí)每天可以獲得100美元，即每年36500美元，而且可能會(huì)獲得更多。
Oliver說(shuō)，“只有電池儲(chǔ)能成本進(jìn)一步下降到與風(fēng)能的需求相交的那一點(diǎn)，才能使大多數(shù)二次使用案例在經(jīng)濟(jì)上可行。隨著可再生能源的滲透率上升和更多像容量開放這樣的市場(chǎng)，才有可能有利于儲(chǔ)能部署。”
Speaks-Backman認(rèn)為風(fēng)力開發(fā)商可能低估了儲(chǔ)存能的經(jīng)濟(jì)性。“在Xcel Energy 2017招標(biāo)中，太陽(yáng)能發(fā)電和儲(chǔ)能的價(jià)格為36美元/兆瓦時(shí)，長(zhǎng)期購(gòu)電協(xié)議的2023年交付的風(fēng)電加儲(chǔ)能的價(jià)格為21美元/兆瓦時(shí)，”她說(shuō)，“目前儲(chǔ)能的價(jià)格僅為40美元/兆瓦時(shí)至50美元/兆瓦時(shí)，已經(jīng)很有競(jìng)爭(zhēng)力了。”
““風(fēng)能和儲(chǔ)能系統(tǒng)配套使用的原因有多種，而根據(jù)市場(chǎng)情況，有幾種方法可以提供電網(wǎng)解決方案的價(jià)值和容量因素。”通用電氣可再生能源公司首席技術(shù)官Danielle Merfeld說(shuō)，“我們正在努力研究哪些解決方案適合哪些市場(chǎng)，因?yàn)椴]有一種萬(wàn)能的解決方案。”
Merfeld表示，通用電氣在2015-2016年價(jià)格下降和技術(shù)突破之前正在開發(fā)儲(chǔ)能技術(shù)，并試圖了解儲(chǔ)能在風(fēng)能發(fā)電是在渦輪機(jī)級(jí)或項(xiàng)目級(jí)上是否更多的優(yōu)勢(shì)。
“目前的答案是，只要儲(chǔ)能在電風(fēng)側(cè)應(yīng)用，它就具有價(jià)值，”她說(shuō)。 “它允許雙重使用互連，而電網(wǎng)并不知道更清潔的功率曲線是來(lái)自項(xiàng)目級(jí)別還是渦輪級(jí)別。”
Merfeld指出，廣義上說(shuō)，當(dāng)電能在一天中的某些時(shí)間具有較高的價(jià)值或者可以使得可用的傳輸更有效時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)是有競(jìng)爭(zhēng)力的。而市場(chǎng)和政策因素決定了其經(jīng)濟(jì)可行性，并且仍在不斷發(fā)展。
“通用電氣正在圍繞所有儲(chǔ)能場(chǎng)景的邊緣進(jìn)行試驗(yàn)，以確定儲(chǔ)能的市場(chǎng)條件，”她說(shuō)。 “一旦景觀建成后，隨著市場(chǎng)的穩(wěn)定，我們就會(huì)知道儲(chǔ)能將在哪里工作。”
其他市場(chǎng)、服務(wù)和各種儲(chǔ)能
美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）論文承認(rèn)，電力容量和輔助服務(wù)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)可能會(huì)改變儲(chǔ)能價(jià)值主張。
RES集團(tuán)的Oliver表示，許多二次使用案例（如吸收多余的電能和提供電力電子服務(wù)）并不能提供顯著的回報(bào)。
Oliver表示，聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）841號(hào)令可能對(duì)儲(chǔ)能市場(chǎng)非常重要。他說(shuō)，當(dāng)新的規(guī)則允許儲(chǔ)能從其價(jià)值堆棧中獲得多個(gè)收入流時(shí)，它可能會(huì)改變儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)。但他補(bǔ)充說(shuō)，它不可能改變與風(fēng)力配套使用的經(jīng)濟(jì)可行性。
“美國(guó)聯(lián)邦能源管理委員會(huì)（FERC）845號(hào)令對(duì)風(fēng)力發(fā)電商來(lái)說(shuō)更為重要，因?yàn)樗淖兞嘶ミB規(guī)則，”他說(shuō)。 “一個(gè)使用率不高的開發(fā)商現(xiàn)在可以在沒有新的互連的情況下增加儲(chǔ)能容量，從而使風(fēng)能開發(fā)商能夠以前所未有的方式從未充分利用的互連容量中獲利。”
Speaks-Backman認(rèn)為841號(hào)令是儲(chǔ)能市場(chǎng)的“游戲改變者”。她說(shuō)：“大多數(shù)市場(chǎng)只允許儲(chǔ)能獲取其多個(gè)潛在收入來(lái)源之一。電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商正在為其提供的多種服務(wù)開發(fā)市場(chǎng)產(chǎn)品。”
第841號(hào)令要求電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商認(rèn)識(shí)到其在能源和容量市場(chǎng)的價(jià)值，并提供他們需要的許多輔助服務(wù)以保持可靠性。
Speaks-Backman說(shuō)，風(fēng)能開發(fā)商還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到其他類型的儲(chǔ)能（包括抽水蓄能、壓縮空氣和可再生熱能）的彈性價(jià)值。儲(chǔ)能是一種更有效地為電力系統(tǒng)提供服務(wù)的方式，而無(wú)需將電力基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)，并找到一種不會(huì)浪費(fèi)能源的方式。”
Merfeld對(duì)此表示認(rèn)同，她說(shuō)，“通用電氣公司正在研究整個(gè)可再生能源和儲(chǔ)能生態(tài)系統(tǒng)，并希望利用充分調(diào)色板，以便可以繪制任何人們想要的圖像。”
她說(shuō)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是它們可以安裝在任何地方，但儲(chǔ)能是一種通用解決方案，成本最低的類型不一定是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。在某些地方我們認(rèn)為部署大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)有一個(gè)很好的價(jià)值主張，而抽水蓄能比電池儲(chǔ)能更容易實(shí)施，成本更低。”
Oliver表示，與西門子公司正在進(jìn)行的示范工作一樣，儲(chǔ)熱技術(shù)也比電池儲(chǔ)能更具潛力。 “它的回程效率非常低，因此它可以具有成本效益。”
熱儲(chǔ)能用于風(fēng)力發(fā)電研究項(xiàng)目的未來(lái)能源解決方案
Merfeld表示，在需要輔助服務(wù)和頻率監(jiān)管市場(chǎng)的地方，儲(chǔ)能已經(jīng)具有價(jià)值。她說(shuō)，在其他地方，地理上分散的風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目和傳輸限制了儲(chǔ)能的成本效益。
