中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：近年來，全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速。全球主要儲(chǔ)能應(yīng)用國家普遍通過完善電力市場(chǎng)規(guī)則、提供補(bǔ)貼和投資稅收減免等措施支持儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展，并逐步降低儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的門檻。眾多儲(chǔ)能技術(shù)路線中，抽水蓄能是全球迄今為止部署最多的儲(chǔ)能方式，電化學(xué)儲(chǔ)能緊隨其后。從應(yīng)用場(chǎng)景看，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景更加多元，應(yīng)用最多的是參與頻率調(diào)節(jié)市場(chǎng)，其次是參與能量時(shí)移。隨著鋰離子電池成本的快速下降，未來潛在的儲(chǔ)能市場(chǎng)空間更加廣闊。從電化學(xué)儲(chǔ)能細(xì)分技術(shù)類別看，未來15年，固定式儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用最多的仍將是鋰離子電池，而液流電池、鈉硫電池等技術(shù)則有望在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能應(yīng)用中取得突破性進(jìn)展。本報(bào)告從全球及典型市場(chǎng)儲(chǔ)能部署、產(chǎn)業(yè)政策、熱點(diǎn)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等方面，分析了國際儲(chǔ)能市場(chǎng)最新發(fā)展動(dòng)向及趨勢(shì)，供參考。
一、全球儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展概況
基于已公布儲(chǔ)能項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)，2019年，全球儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模為2.7吉瓦/5.5吉瓦時(shí)，全球宣布開發(fā)的儲(chǔ)能項(xiàng)目總規(guī)模為9.7吉瓦。2017年、2018年新增裝機(jī)容量分別達(dá)到4吉瓦、8吉瓦。綜合各機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，2019年，雖然全球年度儲(chǔ)能裝機(jī)增速放緩，但仍穩(wěn)步增長(zhǎng)。
來自美國能源部全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫（DOE Global Energy Storage Database）的更新數(shù)據(jù)顯示，截至2020年2月18日，全球包括抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱等在內(nèi)累計(jì)運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為191.15吉瓦（共1686個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目），其中抽水蓄能181.12吉瓦（350個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目）、電化學(xué)儲(chǔ)能4.05吉瓦（1023個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目）、儲(chǔ)熱3.28吉瓦（220個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目）、其他機(jī)械儲(chǔ)能2.61吉瓦（80個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目）、儲(chǔ)氫0.02吉瓦（13個(gè)在運(yùn)項(xiàng)目）（見圖1）。其中，抽水蓄能占全球儲(chǔ)能裝機(jī)總量的95%，電化學(xué)儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱各占2%左右，其他機(jī)械儲(chǔ)能占比約為1%。
資料來源：DOE
圖1 2020年全球各儲(chǔ)能技術(shù)類型最新裝機(jī)及占比情況
從技術(shù)分布來看，抽水蓄能是全球迄今為止部署最多的儲(chǔ)能方式，是目前最為成熟、成本最低的儲(chǔ)能技術(shù)；其次是電化學(xué)儲(chǔ)能和儲(chǔ)熱，電化學(xué)儲(chǔ)能是應(yīng)用范圍最為廣泛、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膬?chǔ)能技術(shù)；飛輪儲(chǔ)能等機(jī)械儲(chǔ)能也存在較大的發(fā)展前景。目前，全球儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)主要集中在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域。
從地區(qū)分布來看，2019年美國、中國的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模居于全球前兩位，美國33.4吉瓦，中國32.3吉瓦。當(dāng)年新增規(guī)模中，歐洲裝機(jī)量新增1吉瓦時(shí)，較2018年的1.4吉瓦時(shí)下滑28.6%，韓國新增裝機(jī)約2吉瓦時(shí)，同比下滑50%。2018年韓國電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量一度排名全球第一，這得益于韓國推行的可再生能源配額制以及電費(fèi)折扣計(jì)劃。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）全球儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，中國已投運(yùn)的儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)容量為32.3吉瓦，同比增長(zhǎng)3.2%，裝機(jī)規(guī)模增長(zhǎng)速度有所降低。
從產(chǎn)業(yè)政策來看，美國、英國、澳大利亞、德國等國主要通過完善電力市場(chǎng)規(guī)則、提供補(bǔ)貼和投資稅收減免等措施支持儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展。在完善儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)規(guī)則時(shí)，不斷明確儲(chǔ)能功能定位，讓其獲得參與電力市場(chǎng)的合理身份，但不同國家對(duì)儲(chǔ)能的定位存在差異。比如，2018年，美國將儲(chǔ)能列為獨(dú)立的電力資產(chǎn)；2019年6月，英國對(duì)儲(chǔ)能定義進(jìn)行修訂，將儲(chǔ)能系統(tǒng)歸類為發(fā)電設(shè)施。近年來，英國允許儲(chǔ)能參與容量市場(chǎng)，德國、澳大利亞等國降低進(jìn)入市場(chǎng)的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模要求，縮短結(jié)算周期等，讓小型儲(chǔ)能供應(yīng)商有機(jī)會(huì)參與市場(chǎng)，并防止大儲(chǔ)能電站拆分成小單元參與競(jìng)價(jià)。這些國家總體上是降低儲(chǔ)能參與市場(chǎng)的門檻，以鼓勵(lì)儲(chǔ)能發(fā)揮在電力系統(tǒng)中的多重作用。
二、國外儲(chǔ)能典型市場(chǎng)發(fā)展情況
近年來，隨著全球可再生能源開發(fā)利用的規(guī)模加大，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與突破也成為各國關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。目前，亞洲、歐洲、北美等地區(qū)國家紛紛部署儲(chǔ)能項(xiàng)目，并相繼出臺(tái)支持政策來促進(jìn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的研究與應(yīng)用。下面以美、英、澳、德四國為例，對(duì)典型市場(chǎng)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)政策進(jìn)行分析。
（一）美國
1. 裝機(jī)規(guī)模
美國是全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早的國家，也是目前擁有儲(chǔ)能項(xiàng)目最多的國家，并擁有全球近半數(shù)的示范項(xiàng)目。截至2018年底，美國儲(chǔ)能裝機(jī)總規(guī)模達(dá)到32.9吉瓦，占全球比重的18.2%，2019年又新增裝機(jī)523兆瓦。美國儲(chǔ)能協(xié)會(huì)和伍德麥肯茲（Wood Mackenzie）的數(shù)據(jù)顯示，在2019年第四季度部署的186兆瓦儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能為103.8兆瓦，非住宅用戶側(cè)儲(chǔ)能為42.2兆瓦，而住宅儲(chǔ)能達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的40.48兆瓦，是2018年第四季度的兩倍。從地區(qū)上看，美國加州地區(qū)將繼續(xù)引領(lǐng)全美儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，夏威夷州、紐約州和德克薩斯州等地區(qū)的儲(chǔ)能市場(chǎng)也開始呈現(xiàn)爆發(fā)趨勢(shì)（見圖2）。
資料來源：Wood Mackenzie
圖2 美國各州儲(chǔ)能部署分布情況
2. 產(chǎn)業(yè)政策與市場(chǎng)規(guī)則
戰(zhàn)略規(guī)劃與法規(guī)方面，2020年1月8日，美國能源部長(zhǎng)Dan Brouillette宣布啟動(dòng)儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)（Energy Storage Grand Challenge）以幫助開發(fā)下一代儲(chǔ)能技術(shù)并將其推向市場(chǎng)，該計(jì)劃旨在確保到2030年美國成為全球儲(chǔ)能行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者。美國前瞻性儲(chǔ)能政策的領(lǐng)導(dǎo)者是加州，加州在2013年就通過了一項(xiàng)計(jì)劃，要求所有的公用事業(yè)公司（IOUs）到2020年采購1325兆瓦的儲(chǔ)能。2017年，加州公用事業(yè)委員會(huì)又發(fā)布了第2868號(hào)法案，要求IOUs額外采購500兆瓦的分布式儲(chǔ)能。弗吉尼亞州和內(nèi)華達(dá)州也在2019年相繼提出儲(chǔ)能目標(biāo)。目前，美國制定或已實(shí)施儲(chǔ)能發(fā)展目標(biāo)的州已經(jīng)達(dá)到八個(gè)。同時(shí)，美國各州正在解決立法、行政命令、監(jiān)管程序等眾多問題，這些問題將影響儲(chǔ)能系統(tǒng)的總體成本和價(jià)值、儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接過程。僅在2019年，美國各州的立法機(jī)關(guān)就審議了30多項(xiàng)與儲(chǔ)能部署相關(guān)的法案，十幾個(gè)州的監(jiān)管委員會(huì)處理了一系列影響儲(chǔ)能部署的監(jiān)管程序。
補(bǔ)貼方面，自發(fā)電激勵(lì)計(jì)劃（SGIP）是美國歷時(shí)最長(zhǎng)且最成功的分布式發(fā)電激勵(lì)政策之一。SGIP補(bǔ)貼收益占用戶側(cè)總收益比重較高。根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，將分布式儲(chǔ)能納入補(bǔ)貼范圍開始至2019年7月期間，SGIP處于補(bǔ)貼流程中以及已經(jīng)獲得全額補(bǔ)貼的儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)量（不包含取消的）達(dá)到13156個(gè)。其中，約6281個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目已經(jīng)獲得了SGIP的全額補(bǔ)貼支付。在用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目前五年的收益中，SGIP補(bǔ)貼收益占到總收益的40%～50%。從將儲(chǔ)能納入補(bǔ)貼范圍至今，SGIP經(jīng)歷了多次調(diào)整和修改。2018年8月，加州議會(huì)通過SB700法案，將SGIP計(jì)劃的截止日期延長(zhǎng)至2026年，用于持續(xù)激勵(lì)更多分布式儲(chǔ)能項(xiàng)目的建設(shè)。同時(shí)，從申請(qǐng)SGIP補(bǔ)貼的儲(chǔ)能設(shè)備廠商來看，特斯拉、LG化學(xué)、Stem Inc、CODAEnergy等企業(yè)獲得補(bǔ)貼的項(xiàng)目數(shù)量、能量規(guī)模和金額位居前列，補(bǔ)貼政策為儲(chǔ)能設(shè)備廠商帶來發(fā)展機(jī)遇。
稅收方面，投資稅收減免（ITC）是美國為了鼓勵(lì)綠色能源投資而出臺(tái)的稅收減免政策，光伏項(xiàng)目可按照投資額的30%抵扣應(yīng)納稅。2016年，美國儲(chǔ)能協(xié)會(huì)向美國參議院提交了ITC法案，明確先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)都可以申請(qǐng)投資稅收減免，并可以以獨(dú)立方式或者并入微網(wǎng)和可再生能源發(fā)電系統(tǒng)等形式運(yùn)行。美國ITC自2020年開始下降，稅抵退坡。2016～2019年，ITC仍維持在系統(tǒng)成本的30%；2020年，ITC開始下降至系統(tǒng)成本的26%；2021年，稅收抵免進(jìn)一步降至系統(tǒng)成本的22%；2022年以后，新的商業(yè)太陽能系統(tǒng)的所有者可以從其稅收中扣除系統(tǒng)成本的10%，住宅ITC將取消。這在一定程度上說明2022年后，光伏配套儲(chǔ)能系統(tǒng)成本有望降低至可接受水平，實(shí)現(xiàn)無ITC平價(jià)應(yīng)用。
電力市場(chǎng)規(guī)則方面，美國對(duì)儲(chǔ)能參加電力市場(chǎng)比較重視，美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）2013年發(fā)布792號(hào)法令簡(jiǎn)化小型發(fā)電設(shè)備并網(wǎng)流程，2015年發(fā)布745號(hào)法令允許消費(fèi)端能源產(chǎn)品和服務(wù)參與批發(fā)電力市場(chǎng)，2016年開始就儲(chǔ)能與分布式能源參與電力市場(chǎng)方面的規(guī)則進(jìn)行建議征集和全面修改。2018年2月，F(xiàn)ERC發(fā)布841號(hào)法令的草案，正式要求區(qū)域輸電組織（RTOs）和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISOs）建立相關(guān)的批發(fā)電力市場(chǎng)模式、市場(chǎng)規(guī)則，包括儲(chǔ)能技術(shù)參數(shù)，參與市場(chǎng)的規(guī)模要求以及資格等，以便使儲(chǔ)能可以參與RTOs/ISOs運(yùn)營(yíng)的所有電力市場(chǎng)。針對(duì)市場(chǎng)參與模式、市場(chǎng)規(guī)則的建立，F(xiàn)ERC提出四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)（見表1）。在電力市場(chǎng)規(guī)則方面，除了FREC的841號(hào)法案外，美國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要思路包括將儲(chǔ)能列為獨(dú)立的電力資產(chǎn)，定義儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的模式，降低儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)的門檻等。
表1 儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)參與模式/市場(chǎng)規(guī)則必須滿足四項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)
●PJM區(qū)域電力市場(chǎng)中儲(chǔ)能參與情況
PJMINT.,L.L.C.（PJM）是美國最大的區(qū)域電力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)商，不擁有輸電資產(chǎn)，負(fù)責(zé)美國13個(gè)州以及哥倫比亞特區(qū)電力系統(tǒng)的運(yùn)行與管理。PJM是美國儲(chǔ)能功率裝機(jī)規(guī)模最大的地區(qū)，占到美國已投運(yùn)項(xiàng)目近40%的功率規(guī)模和31%的能量規(guī)模，平均功率規(guī)模為12兆瓦，平均儲(chǔ)能充放電時(shí)長(zhǎng)為45分鐘。PJM區(qū)域電力市場(chǎng)的儲(chǔ)能項(xiàng)目以功率型應(yīng)用為主，儲(chǔ)能電站之所以在PJM調(diào)頻市場(chǎng)中得到較好的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)，得益于公平的市場(chǎng)環(huán)境和按效果付費(fèi)的價(jià)格機(jī)制。
2011年，F(xiàn)ERC755號(hào)法令要求電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商按調(diào)頻性能進(jìn)行補(bǔ)償。2012年11月，PJM為了引入準(zhǔn)確但電量有限的儲(chǔ)能資源，將調(diào)頻信號(hào)分為兩種信號(hào)：慢響應(yīng)調(diào)節(jié)信號(hào)A（RegA）和快速響應(yīng)調(diào)節(jié)信號(hào)D（RegD）。儲(chǔ)能憑借快速的響應(yīng)特性，在各類調(diào)頻資源中表現(xiàn)優(yōu)異，取代燃?xì)鈾C(jī)組成為PJM最大調(diào)頻來源。儲(chǔ)能資源為了實(shí)現(xiàn)能量中性有時(shí)執(zhí)行與電網(wǎng)調(diào)頻需求相反的操作。為此，PJM于2017年初修訂市場(chǎng)規(guī)則，維持調(diào)頻服務(wù)的能量中性，要求RegD資源將不再只提供短周期調(diào)頻服務(wù)，儲(chǔ)能系統(tǒng)也將被要求延長(zhǎng)電網(wǎng)充放電時(shí)間。市場(chǎng)規(guī)則的修改意味著儲(chǔ)能系統(tǒng)需要配置更大的容量和充放電周期，也大幅降低了儲(chǔ)能的安裝增速。
●加州電力市場(chǎng)中儲(chǔ)能參與情況
美國CAISO（California Independent System Operator，Inc）是加州電力市場(chǎng)的運(yùn)營(yíng)主體和加州電網(wǎng)的調(diào)度中心，服務(wù)于加州三千萬人口，控制超過2.5萬英里的輸電線路，發(fā)電總裝機(jī)容量超過5億千瓦。CAISO是美國儲(chǔ)能能量規(guī)模最大的地區(qū)，占到美國已投運(yùn)項(xiàng)目44%的能量規(guī)模和18%的功率規(guī)模。加州儲(chǔ)能以提供能量服務(wù)為主，應(yīng)用領(lǐng)域比PJM更為多樣。CAISO儲(chǔ)能項(xiàng)目的平均功率規(guī)模為5兆瓦，平均儲(chǔ)能充放電時(shí)長(zhǎng)為4小時(shí)。
太平洋燃?xì)怆娏荆≒G&E）、圣地亞哥燃?xì)怆娏荆⊿DG&E）、南加州愛迪生公司（SCE）等投資者所有的IOUs是加州儲(chǔ)能項(xiàng)目的主要投資開發(fā)主體。IOUs一方面積極推動(dòng)電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能電站和工商業(yè)用戶側(cè)儲(chǔ)能電站的建設(shè)，另一方面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(chǔ)能資源提供電力服務(wù)。目前加州62%的儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模由SCE和SDG&E采購和應(yīng)用，主要解決儲(chǔ)氣庫泄漏帶來的供電穩(wěn)定性問題，滿足該州發(fā)電資源至少4小時(shí)備用容量的要求。因此，加州儲(chǔ)能呈現(xiàn)出更大儲(chǔ)能能量的發(fā)展趨勢(shì)。此外，加州還是小型儲(chǔ)能系統(tǒng)（小于1兆瓦）的主要應(yīng)用地區(qū)。美國90%的儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于加州，其中商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用主要分布于SCE和SDG&E地區(qū)，工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用主要分布于PG&E地區(qū)。
（二）英國
1. 裝機(jī)規(guī)模
2017年，英國儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)，其累計(jì)投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模達(dá)到2016年同期規(guī)模的10倍。截至2019年6月初，英國已經(jīng)部署裝機(jī)容量700兆瓦的大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前英國將近800兆瓦儲(chǔ)能項(xiàng)目處于正在建設(shè)/準(zhǔn)備建設(shè)階段。根據(jù)帝國理工學(xué)院針對(duì)Drax Electric Insights進(jìn)行的分析，在英國、歐盟和美國，在能源轉(zhuǎn)型中，隨著可再生能源發(fā)電（風(fēng)能和太陽能）高比例接入到能源系統(tǒng)，其對(duì)能源存儲(chǔ)的需求將持續(xù)增加。在接下來的20到30年中，僅英國的儲(chǔ)能總?cè)萘烤蛯⒃黾拥?0吉瓦或更多。
2. 產(chǎn)業(yè)政策與市場(chǎng)規(guī)則
英國電力市場(chǎng)化改革是世界許多國家參考的典范。2011年，英國能源部正式發(fā)布《電力市場(chǎng)化改革白皮書（2011）》，該法案目的是通過建立容量市場(chǎng)，為容量提供穩(wěn)定、持續(xù)性的新激勵(lì)，保證現(xiàn)有容量機(jī)組的盈利能力，維持投資者對(duì)新建容量機(jī)組的熱情。英國從2016年開始允許包括電化學(xué)儲(chǔ)能在內(nèi)的新興資源參與容量市場(chǎng)，容量市場(chǎng)允許參與容量競(jìng)拍的資源同時(shí)參與電能批發(fā)市場(chǎng)，這極大地促進(jìn)了英國儲(chǔ)能裝機(jī)容量快速提升。彭博新能源財(cái)經(jīng)（BNEF）發(fā)布報(bào)告顯示，2019年英國T-4容量競(jìng)價(jià)出清價(jià)格為15.97英鎊/千瓦（以2018/19年價(jià)格為基準(zhǔn)），逆轉(zhuǎn)容量?jī)r(jià)格走低的趨勢(shì)。BNEF認(rèn)為，英國儲(chǔ)能市場(chǎng)給電力行業(yè)帶來的影響越來越明顯。煤電退役將再推遲一年，到2024年，屆時(shí)迫于政策壓力，煤電將不得不關(guān)停。隨著火電逐步退役，2023～2024年度英國調(diào)峰機(jī)組、儲(chǔ)能和需求響應(yīng)的并網(wǎng)規(guī)模將達(dá)到7.1吉瓦。
2016年以來，英國大幅推進(jìn)儲(chǔ)能相關(guān)政策及電力市場(chǎng)規(guī)則的修訂工作。2017年，英國將儲(chǔ)能納入“英國智能靈活能源系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略”，使儲(chǔ)能具備參與英國電力市場(chǎng)的合理身份，并肯定其作用。英國天然氣和電力市場(chǎng)辦公室（OFGEM）于2018年10月更新了“智能系統(tǒng)和靈活性計(jì)劃”，進(jìn)一步消除智能技術(shù)（如儲(chǔ)能）的市場(chǎng)障礙。該計(jì)劃提出要將儲(chǔ)能定義為發(fā)電資產(chǎn)的一部分，還提出進(jìn)行增強(qiáng)頻率響應(yīng)項(xiàng)目招標(biāo)。OFGEM于2019年6月對(duì)儲(chǔ)能定義進(jìn)行了修訂，將儲(chǔ)能系統(tǒng)歸類為發(fā)電設(shè)施。這一舉措否定了原來具有爭(zhēng)議的儲(chǔ)能系統(tǒng)雙重收費(fèi)政策，即將儲(chǔ)能系統(tǒng)作為用電設(shè)施進(jìn)行收費(fèi)的同時(shí)，又作為發(fā)電設(shè)施收費(fèi)。這種雙重收費(fèi)政策在歐洲各國普遍采用。儲(chǔ)能系統(tǒng)成為發(fā)電設(shè)施的優(yōu)勢(shì)是能夠在業(yè)界已經(jīng)熟悉的規(guī)則中工作，并且業(yè)界廠商了解儲(chǔ)能系統(tǒng)如何適應(yīng)這些規(guī)則。
（三）澳大利亞
1. 裝機(jī)規(guī)模
澳大利亞咨詢公司Sun Wiz發(fā)布的最新報(bào)告顯示，2019年是澳大利亞電池儲(chǔ)能安裝量創(chuàng)紀(jì)錄的一年，全年新增儲(chǔ)能容量376兆瓦時(shí)，其中，住宅側(cè)電池容量有所下降，為233兆瓦時(shí)，共安裝了22661套戶用電池系統(tǒng)，大約每13個(gè)擁有光伏系統(tǒng)的用戶中就有1個(gè)安裝了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；電網(wǎng)級(jí)和商用電池的總安裝量超過143兆瓦時(shí)，遠(yuǎn)高于2018年的69兆瓦時(shí)。2015～2019年澳大利亞住宅側(cè)電池儲(chǔ)能安裝量遠(yuǎn)高于非住宅側(cè)，兩者分別為738兆瓦時(shí)和361兆瓦時(shí)，但這一趨勢(shì)預(yù)計(jì)將在2020年發(fā)生逆轉(zhuǎn)。據(jù)BNEF分析，2019年澳大利亞有超過7萬戶家庭安裝儲(chǔ)能電池，戶用儲(chǔ)能電池市場(chǎng)占全球比重近30%。預(yù)計(jì)到2020年，澳大利亞的非住宅側(cè)電池儲(chǔ)能容量將超過500兆瓦時(shí)，新增容量至少是住宅側(cè)儲(chǔ)能容量的兩倍。
2. 產(chǎn)業(yè)政策與市場(chǎng)規(guī)則
澳大利亞多地政府制定了儲(chǔ)能安裝激勵(lì)計(jì)劃，通過補(bǔ)貼重點(diǎn)支持用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)。北領(lǐng)地政府和西澳大利亞州于2020年推出太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目激勵(lì)計(jì)劃，主要為電網(wǎng)級(jí)、住宅以及社區(qū)級(jí)太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目提供資助。由于澳大利亞的儲(chǔ)能市場(chǎng)以戶用與商用儲(chǔ)能為主，工業(yè)大規(guī)模儲(chǔ)能發(fā)展相對(duì)落后，因此政府目前的政策制定工作重點(diǎn)在于規(guī)范戶用與商用儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展。2017年澳大利亞清潔能源協(xié)會(huì)向聯(lián)邦政府提出了13項(xiàng)政策建議，涉及創(chuàng)造公平競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境、消除戶用與商用儲(chǔ)能市場(chǎng)管理障礙、戶用與商用儲(chǔ)能價(jià)值認(rèn)可與投資回報(bào)、建立標(biāo)準(zhǔn)及保護(hù)用戶四個(gè)方面。BNEF發(fā)布的報(bào)告顯示，自2016年以來，澳大利亞戶用光伏安裝量每年都創(chuàng)下新高，2019年創(chuàng)下年度新增裝機(jī)高點(diǎn)，而2020年預(yù)計(jì)還會(huì)有所突破。家庭用戶將繼續(xù)主導(dǎo)儲(chǔ)能投資，但隨著經(jīng)濟(jì)性提高和新商業(yè)模式出現(xiàn)，工商業(yè)儲(chǔ)能規(guī)模將實(shí)現(xiàn)快速增長(zhǎng)。
2016年11月，澳大利亞能源市場(chǎng)委員會(huì)（AEMC）發(fā)布《國家電力修改規(guī)則2016》，提出將輔助服務(wù)市場(chǎng)開放給新的市場(chǎng)參與者，即大型發(fā)電企業(yè)以外的、市場(chǎng)化的輔助服務(wù)提供商。澳大利亞調(diào)頻輔助服務(wù)規(guī)則修訂后，市場(chǎng)參與者既可以在一個(gè)地點(diǎn)提供輔助服務(wù)，也可以將多個(gè)地點(diǎn)的負(fù)荷或機(jī)組集合起來提供服務(wù)。該規(guī)則于2017年7月開始實(shí)行，大大增加了儲(chǔ)能參與澳大利亞電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，不僅有助于增加澳大利亞調(diào)頻服務(wù)資源的供應(yīng)，還能夠降低調(diào)頻服務(wù)市場(chǎng)價(jià)格。在創(chuàng)建公平合理的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境方面，2017年8月，AEMC發(fā)布《國家電力修改規(guī)則2017》，旨在通過界定用戶側(cè)資源的所有權(quán)和使用權(quán)，明確用戶側(cè)資源可以提供的服務(wù)，來避免用戶側(cè)資源在參與電力市場(chǎng)過程中遭遇不公平競(jìng)爭(zhēng)。2017年11月，AEMC將國家電力市場(chǎng)交易結(jié)算周期從現(xiàn)行的30分鐘改為5分鐘。這一機(jī)制不僅能夠促進(jìn)儲(chǔ)能在澳大利亞電力市場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)更有效的應(yīng)用并獲得合理補(bǔ)償，還將推動(dòng)基于快速響應(yīng)技術(shù)的更多市場(chǎng)主體以及合同形式的出現(xiàn)，對(duì)儲(chǔ)能在電力市場(chǎng)中的多元化應(yīng)用產(chǎn)生重要影響。
●澳大利亞國家電力市場(chǎng)中儲(chǔ)能參與情況
澳大利亞國家電力市場(chǎng)（NEM）是單一電量市場(chǎng)，采用分區(qū)電價(jià)區(qū)域，目前分為5個(gè)區(qū)域，大致按照州的邊際劃分。NEM上的儲(chǔ)能系統(tǒng)參與了現(xiàn)有市場(chǎng)參與者類別的框架，有雙重身份：就電力供應(yīng)而言，與發(fā)電機(jī)有關(guān)；在購買方面，與電力消費(fèi)者有關(guān)。
（四）德國
1. 裝機(jī)規(guī)模
據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，歐洲電池儲(chǔ)能市場(chǎng)的裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3.5吉瓦左右，德國占比達(dá)到31.4%，德國的電池儲(chǔ)能容量達(dá)到1.1吉瓦，同比上升41%，預(yù)計(jì)2020年底將達(dá)到1.4吉瓦。其中，公用事業(yè)級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目2019年新增89兆瓦，累計(jì)規(guī)模達(dá)453兆瓦，2020年累計(jì)規(guī)模將會(huì)增加至517兆瓦。另一方面，2019年德國家用電池儲(chǔ)能市場(chǎng)繼續(xù)發(fā)展，已投運(yùn)家用儲(chǔ)能容量達(dá)680兆瓦，新增240兆瓦，共有18.2萬套系統(tǒng)，主要用于與屋頂光伏系統(tǒng)或者與電動(dòng)汽車搭配。根據(jù)德國貿(mào)易促進(jìn)署的數(shù)據(jù)，德國用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)將以年度超過5萬套的速度持續(xù)安裝，并在2020年突破20萬套儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝量。
2. 產(chǎn)業(yè)政策與市場(chǎng)規(guī)則
德國是支持儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展的主要國家之一，主要通過贈(zèng)款或者補(bǔ)貼融資來提供資金支持。德國儲(chǔ)能發(fā)展的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槲蓓敼夥?電池儲(chǔ)能、社區(qū)儲(chǔ)能模式、集中式參與調(diào)頻市場(chǎng)和大型儲(chǔ)能系統(tǒng)參與調(diào)頻。其中，德國家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)的爆發(fā)和德國政府推出的太陽能儲(chǔ)能補(bǔ)貼政策關(guān)系甚密。2013年5月，德國政府通過政策性銀行——德國復(fù)興信貸銀行（KfW）對(duì)家用太陽能電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)貼。補(bǔ)貼的對(duì)象是新建的太陽能電站加上儲(chǔ)能設(shè)備，或者在現(xiàn)有的太陽能電站上安裝儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行升級(jí)。從政策執(zhí)行效果來看，分布式光儲(chǔ)補(bǔ)貼已經(jīng)推動(dòng)德國成為全球主要戶用儲(chǔ)能市場(chǎng)之一。2013年，德國家用和商業(yè)用儲(chǔ)能系統(tǒng)還不足1萬套，到2018年底，這一數(shù)字已經(jīng)增長(zhǎng)至12萬套，其中絕大部分是戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)。
近年來，德國也開始通過調(diào)整市場(chǎng)規(guī)則為分布式儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)提供便利，其中影響較大的是德國聯(lián)邦電網(wǎng)管理局對(duì)二次調(diào)頻和三次調(diào)頻的競(jìng)價(jià)時(shí)間和最低投標(biāo)規(guī)模進(jìn)行的調(diào)整。針對(duì)競(jìng)價(jià)時(shí)間，自2018年7月起，二次調(diào)頻和三次調(diào)頻的競(jìng)價(jià)時(shí)間由每周改為每日進(jìn)行。同時(shí)，其供應(yīng)時(shí)間段也由原來的每天2段、每段12小時(shí)改為每天6段、每段4小時(shí)。競(jìng)價(jià)在交付日的前一周上午十點(diǎn)開始，在交付日前一日的上午八點(diǎn)結(jié)束。針對(duì)最低投標(biāo)規(guī)模，自2018年7月起，經(jīng)聯(lián)邦電網(wǎng)管理局許可的小型供應(yīng)商有機(jī)會(huì)提供低于5兆瓦（原先要求的最小規(guī)模）的二次調(diào)頻和分鐘調(diào)頻服務(wù)，如1兆瓦、2兆瓦、3兆瓦等，前提是該供應(yīng)商在每個(gè)調(diào)頻區(qū)域、每個(gè)供應(yīng)時(shí)間段，針對(duì)每個(gè)調(diào)頻產(chǎn)品，只能以單一競(jìng)價(jià)單元參與報(bào)價(jià)，以防止大儲(chǔ)能電站拆分成小單元參與競(jìng)價(jià)。這些規(guī)則修改能夠讓可再生能源設(shè)備、需求側(cè)管理系統(tǒng)、電池儲(chǔ)能設(shè)備等裝機(jī)功率較小的運(yùn)營(yíng)商有機(jī)會(huì)進(jìn)入輔助服務(wù)市場(chǎng)，每天的競(jìng)價(jià)和更短的服務(wù)供應(yīng)窗口允許可用的儲(chǔ)能容量參與更多目標(biāo)市場(chǎng)，能夠更有效地激發(fā)聚合的儲(chǔ)能容量獲得疊加收益。
三、主要儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及應(yīng)用
（一）儲(chǔ)能技術(shù)類型與特征
除抽水蓄能外，在全球儲(chǔ)能投運(yùn)項(xiàng)目中，2008年，鈉離子電池和飛輪儲(chǔ)能為主要技術(shù)類型；2009年，所投運(yùn)項(xiàng)目幾乎全部為鈉離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目；2010年，鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目呈爆發(fā)增長(zhǎng)，約占當(dāng)年投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目的70%，并且自2012年起，應(yīng)用鋰離子電池技術(shù)的投運(yùn)項(xiàng)目占比最大，到2017年，鋰離子電池技術(shù)已占據(jù)90%以上的市場(chǎng)份額。根據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì)，近五年全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)占比均超過80%，2019年上半年，鋰電儲(chǔ)能新增投運(yùn)項(xiàng)目的裝機(jī)占比最大，為85.7%。鋰離子電池作為主流技術(shù)路線，具備成本下降空間。目前已商業(yè)化應(yīng)用的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)主要為鉛蓄電池和鋰離子電池。根據(jù)BNEF預(yù)計(jì)，2020年至2023年鋰電價(jià)格有望降至150美元/千瓦時(shí)，達(dá)到儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性拐點(diǎn)。
對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目技術(shù)類型的分析表明，基于鈦酸鋰（LTO）電池和鎳錳鈷氧化物（NMC）電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要用于頻率控制任務(wù)，在這些任務(wù)中，需要快速輸出功率或接收小容量功率。磷酸鐵鋰（LFP）電池技術(shù)幾乎可用于所有應(yīng)用。而具有較長(zhǎng)放電時(shí)間的液流電池更多是用于解決備用問題，特別是用于大功率儲(chǔ)能的釩氧化還原液流電池。鈉硫電池技術(shù)是目前唯一同時(shí)具備大容量和高能量密度的儲(chǔ)能電池，但由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以目前尚未在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。通過對(duì)不同技術(shù)類型電池每小時(shí)耗能情況進(jìn)行分析，可得出結(jié)論：鈦酸鋰（LTO）電池太陽能裝置能耗大大低于基于LFP、液流電池和壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的能耗。
此外，以飛輪儲(chǔ)能為代表的物理儲(chǔ)能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破。目前國外市場(chǎng)已經(jīng)全面啟動(dòng)了飛輪儲(chǔ)能的推廣應(yīng)用，美國Active Power公司專門生產(chǎn)和銷售UPS飛輪電池，年銷售額達(dá)到7000萬美元。英國研發(fā)出的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)裝置在無需維護(hù)的情況下能夠使用25年，反復(fù)充放電100萬次，同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)能量損耗。
（二）儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用分析
以調(diào)頻為代表的輔助服務(wù)市場(chǎng)是目前全球儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)最具商業(yè)價(jià)值的應(yīng)用領(lǐng)域。從儲(chǔ)能市場(chǎng)應(yīng)用來看，根據(jù)DOE數(shù)據(jù)，2018年，有一半以上的儲(chǔ)能項(xiàng)目參與了頻率調(diào)節(jié)市場(chǎng)（見圖3）。根據(jù)BNEF統(tǒng)計(jì)，2016年、2017年，兆瓦級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)中，調(diào)頻應(yīng)用占比分別為41%、50%。在傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)中，電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)的能量不平衡是由傳統(tǒng)機(jī)組通過響應(yīng)AGC信號(hào)來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。而隨著新能源并網(wǎng)，風(fēng)光的波動(dòng)性和隨機(jī)性使得電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)的能量不平衡加劇，傳統(tǒng)能源由于調(diào)頻速度慢，在響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度指令時(shí)具有滯后性，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反向調(diào)節(jié)之類的錯(cuò)誤動(dòng)作，因此不能滿足新增的需求。相較而言，儲(chǔ)能（特別是電化學(xué)儲(chǔ)能）調(diào)頻速度快，電池可以靈活地在充放電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換，是非常好的調(diào)頻資源。
儲(chǔ)能另一個(gè)典型應(yīng)用是能量時(shí)移，占儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用的13%。能量時(shí)移就是通過儲(chǔ)能的方式實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰填谷，即發(fā)電廠在用電負(fù)荷低谷時(shí)段對(duì)電池充電，在用電負(fù)荷高峰時(shí)段將存儲(chǔ)的電量釋放。此外，將可再生能源的棄風(fēng)棄光電量存儲(chǔ)后再移至其他時(shí)段進(jìn)行并網(wǎng)也是能量時(shí)移。
第三大應(yīng)用是幫助用戶側(cè)電費(fèi)管理，該應(yīng)用的儲(chǔ)能項(xiàng)目約占11%。在用戶側(cè)儲(chǔ)能中用戶可以在電價(jià)較低的谷期利用儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)電能，在用電高峰期使用存儲(chǔ)好的電能，避免直接大規(guī)模使用高價(jià)的電網(wǎng)電能，如此可以降低用戶的電力使用成本。
此外，儲(chǔ)能應(yīng)用較為活躍的領(lǐng)域還有供電備用容量，占比9%。備用容量是指在滿足預(yù)計(jì)負(fù)荷需求以外，針對(duì)突發(fā)情況為保障電能質(zhì)量和系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行而預(yù)留的有功功率儲(chǔ)備，一般備用容量是系統(tǒng)正常電力供應(yīng)容量的15%～20%，且最小值應(yīng)等于系統(tǒng)中單機(jī)裝機(jī)容量最大的機(jī)組容量。由于備用容量針對(duì)的是突發(fā)情況，一般年運(yùn)行頻率較低，如果是采用電池單獨(dú)做備用容量服務(wù)，經(jīng)濟(jì)性無法得到保障，因此需要將其與現(xiàn)有備用容量的成本進(jìn)行比較來確定實(shí)際的替代效應(yīng)。
資料來源：DOE，EnergyNet
圖3 全球儲(chǔ)能市場(chǎng)主要應(yīng)用場(chǎng)景分布情況
美國加州太平洋煤氣電力公司公布的儲(chǔ)能項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行收益狀況報(bào)告EPIC（Electric Program Investment Charge）表明，現(xiàn)階段儲(chǔ)能在調(diào)頻領(lǐng)域已有一定的經(jīng)濟(jì)性；而由于電價(jià)差不足以抵消儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)效率、電池老化等造成的損失，在能量市場(chǎng)的收益并不樂觀；參與旋轉(zhuǎn)備用容量市場(chǎng)，其收益包括備用容量的收益和被調(diào)用后的能量收益，機(jī)會(huì)成本較高，收益較低，還不足以支撐項(xiàng)目盈利。
（三）熱點(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)景與典型案例
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，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、英國、澳大利亞、美國、日本為代表的國家在“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)州豐富的太陽能資源，為NV Energy的客戶提供低成本電力，在太陽下山后長(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能發(fā)電相配套。
在德國過去的25年中，已安裝了170萬座太陽能發(fā)電裝置，總裝機(jī)容量超過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)，日本國內(nèi)可供VPP收集的太陽能電力規(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，通過向澳大利亞全國電力市場(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，德國積極部署大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。2016～2017年德國有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Schleswig-Holstein的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目EnspireME。該項(xiàng)目?jī)?chǔ)能容量超過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)
從國外電力市場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)來看，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)，英國國家電網(wǎng)電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ESO）定期公布英國未來一段時(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。
（四）電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析
隨著應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)大，各國支持政策持續(xù)出臺(tái)以及制造工藝不斷完善，近年來儲(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。
四、趨勢(shì)展望
（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。美國研究機(jī)構(gòu)Lux Research預(yù)測(cè)，未來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，中國將在下一個(gè)十年超越美國。同時(shí)，印度、德國、法國、英國、澳大利亞以及部分拉丁美洲國家將成為儲(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%。中國和美國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、南美、東南亞、法國、澳大利亞和英國等其他主要市場(chǎng)的總規(guī)模相當(dāng)。而歐洲、中東和非洲各國的需求則較為平衡。排名前十位的國家累計(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，國際資本相繼進(jìn)入儲(chǔ)能市場(chǎng)培育新業(yè)態(tài)。
參考文獻(xiàn)：
[1]Deloitte.Supercharged: Challenges and opportunities in global battery storage markets[R].2018.
[2]BNEF. 2019 Long-Term Energy Storage Outlook [R].2019.
[3]Lux Research.Global Energy Storage Market Fore 2019[R].2019.
[4]GTAI.The Energy Storage Market in Germany [R].2019.
[5]Инфраструктурныи?центрEnergyNet.Применениесистемнакопленияэнергии в России: возможности и барьеры[R].2019.
[6]BNEF. 1H 2020 Energy Storage Market Outlook [R].2020.
[7]BNEF.Energy Storage System Costs Survey 2019[R].2020.
[8]BNEF.Australia: 10 Things to Watch in Energy in 2020[R].2020.
[9]Sun Wiz.2020 Australia Battery Market Report[R].2020.
[10]IRENA.Electricity Storage Valuation Framework[R].2020.
[11]CNESA.全球電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展研究報(bào)告[R].2020.
[12]武利會(huì),岳芬,宋安琪,邱太洪,董鏑,羅容波,范心明,李新.分布式儲(chǔ)能的商業(yè)模式對(duì)比分析[J].儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù),2019,8(05):960-966.
[13]時(shí)智勇.國外儲(chǔ)能電站應(yīng)用分析及對(duì)我國的啟示[J].能源,2019(06):79-82.
[14]李建林,孟高軍,葛樂,周京華,石文輝,張占奎.全球能源互聯(lián)網(wǎng)中的儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用[J].電器與能效管理技術(shù),2020(01):1-8.
[15]張靜.2019年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)回顧[J].電器工業(yè),2020(04):18-21.
原文首發(fā)于《能源情報(bào)研究》2020年4月
