到2022年，加拿大儲(chǔ)能規(guī)模將達(dá)到1.1GW/2.5GWh。
文|米沃什澤曼內(nèi)克 譯|李鳶兒
長期以來，儲(chǔ)能一直是加拿大某些地區(qū)的主要能源利用方式之一。在卑詩省、魁北克省和東部沿海地區(qū)發(fā)現(xiàn)的豐富水力資源，使位于這些地區(qū)的抽水蓄能設(shè)施能夠提供多重儲(chǔ)能效益。
然而，由于加拿大幅員遼闊，地理上的巨大差異導(dǎo)致不同地區(qū)的電網(wǎng)發(fā)展有著顯著不同?，F(xiàn)在，它也對(duì)加拿大的儲(chǔ)能行業(yè)產(chǎn)生了很大影響。
在監(jiān)管方面，加拿大沒有一個(gè)職能類似于美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）的組織（加拿大國家能源委員會(huì)主要關(guān)注石油、天然氣以及國際和跨省輸電）。從現(xiàn)狀來看，加拿大個(gè)別省份與南方邊境美國各州之間的電力聯(lián)系往往比其與國內(nèi)省份更緊密。
北美9大區(qū)域電力市場示意圖。加拿大中部安大略與阿爾伯塔等省，與美國電力市場聯(lián)系比和國內(nèi)更為緊密。
如今，加拿大各省區(qū)都在積極發(fā)展新型儲(chǔ)能技術(shù)（鋰離子、空氣壓縮和飛輪儲(chǔ)能），尤其是在水力資源相對(duì)不那么豐富的中部安大略和阿爾伯塔等省，這種勢(shì)頭更為明顯。
總體而言，當(dāng)前加拿大儲(chǔ)能市場主要由四個(gè)方面驅(qū)動(dòng)：1、政府采購；2、表后市場（behind-the-meter）成本的降低；3、公用設(shè)施的建設(shè)；4、偏遠(yuǎn)社區(qū)的電力可靠性解決方案。綜合這些要素判斷，我們預(yù)期到2022年，加拿大新型儲(chǔ)能規(guī)模將達(dá)到1.1GW/2.5GWh。
Ⅰ、政府采購
在安大略省，獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)營商（IESO）已經(jīng)采取了競爭性招標(biāo)。自2012年以來，這些競爭性招標(biāo)完成了大約20個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目的采購，這些項(xiàng)目完全投運(yùn)后，大概有50MW的規(guī)模。
當(dāng)前的采購模式主要分為兩個(gè)階段：第一階段的重點(diǎn)是通過基礎(chǔ)儲(chǔ)能建設(shè)來提供輔助服務(wù)，從而提高系統(tǒng)可靠性；第二階段的采購要考慮滿足未來系統(tǒng)需求、延緩輸變電投資以及提高可再生能源消納等。與此同時(shí)，IESO還會(huì)定期發(fā)布包含調(diào)頻或需求側(cè)響應(yīng)的儲(chǔ)能項(xiàng)目招標(biāo)。在這些方面，儲(chǔ)能的競爭日趨激烈。
這些采購項(xiàng)目的建設(shè)和投運(yùn)，是加拿大儲(chǔ)能行業(yè)長期公關(guān)努力的結(jié)果，也為加拿大儲(chǔ)能公司參與大規(guī)模的電網(wǎng)或公用事業(yè)項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于這些項(xiàng)目不依賴公共激勵(lì)和財(cái)政補(bǔ)貼，它也可以避免受到政治因素的干擾（新一屆安大略政府可能會(huì)削減或取消前一任政府的可再生能源項(xiàng)目規(guī)劃）。
在政策方面，安大略省于2017年發(fā)布的長期能源計(jì)劃（LTEP），已經(jīng)認(rèn)識(shí)到有必要解決對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的監(jiān)管障礙。因此，2018年4月，安大略省獨(dú)立電力系統(tǒng)運(yùn)營商（IESO）成立了儲(chǔ)能咨詢小組，以找出妨礙儲(chǔ)能公平競爭的潛在障礙，并解決相關(guān)的問題。與此同時(shí)，安大略省能源委員會(huì)（OEB）還發(fā)布了一項(xiàng)實(shí)施規(guī)劃，來促進(jìn)包括儲(chǔ)能項(xiàng)目在內(nèi)的分布式能源開發(fā)。
經(jīng)過調(diào)研，IESO得出結(jié)論，儲(chǔ)能技術(shù)可以為電力系統(tǒng)可靠性提供一些保障服務(wù)（如調(diào)頻、電壓控制和備用）。儲(chǔ)能還能延緩輸配電投資，提高現(xiàn)有電力資產(chǎn)利用率和區(qū)域內(nèi)的供電質(zhì)量。IESO還建議，為了充分利用儲(chǔ)能潛力，投資者要重點(diǎn)關(guān)注能夠提供多重服務(wù)的細(xì)分領(lǐng)域。
在阿爾伯塔省，阿爾伯塔電力系統(tǒng)運(yùn)營商（AESO）自2012年開始研究儲(chǔ)能的價(jià)值。該省計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)30%的電力由可再生能源供應(yīng)，在此背景下，2018年5月，AESO完成了一項(xiàng)可再生能源和儲(chǔ)能的評(píng)估報(bào)告。報(bào)告認(rèn)為，鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在輔助服務(wù)市場具有成本效益的競爭能力，但前提是要解決一些市場規(guī)則和輸電電價(jià)問題。
Ⅱ、后儲(chǔ)能市場
通過儲(chǔ)能設(shè)施，來減少用電高峰期的高價(jià)電費(fèi)支出，是加拿大表后儲(chǔ)能市場得以發(fā)展的重要原因。
（譯注：Behind-the-meter（電表后）與Front-of-the-meter（電表前）相對(duì)。簡單理解，表后市場多指居民及工商業(yè)儲(chǔ)能，表前市場多指電網(wǎng)及電源側(cè)。）
近年來，在安大略省，由于全網(wǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)（GA：Global Adjustment）制度和工業(yè)保護(hù)倡議（ICI），表后儲(chǔ)能市場有了新的發(fā)展趨勢(shì)，一些用戶在用電高峰期減少了用電需求。
依據(jù)安大略省政府2005年制定的GA（全網(wǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)）制度，工業(yè)用戶需繳納大額電費(fèi)。GA是為了解決“缺錢”問題（即市場收入不足以支付一定的固定容量成本）而設(shè)置的制度。電力現(xiàn)貨價(jià)格下跌導(dǎo)致GA增加，反之則減少。多年來，安大略省的GA費(fèi)用大幅增長，從2006年的7億美元（占總供電成本的8%）增長到2017年的119億美元（占總供電成本的80%以上）。
根據(jù)工業(yè)保護(hù)倡議（ICI），阿爾伯塔省對(duì)大型工業(yè)消費(fèi)者（A級(jí)）的全網(wǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)（GA）分配，取決于他們?cè)谶^去12個(gè)月內(nèi)對(duì)該省前五個(gè)高峰需求小時(shí)的貢獻(xiàn)，而剩余的GA成本則按耗電量比例轉(zhuǎn)移給其它消費(fèi)者（B級(jí)）。
為了將GA費(fèi)用降到最低（在某些情況下，這可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電價(jià)），A級(jí)消費(fèi)者受到激勵(lì)，通過減少生產(chǎn)或自備電廠（包括儲(chǔ)能），將消費(fèi)從高峰時(shí)間（或他們預(yù)期的高峰時(shí)間）轉(zhuǎn)移出去。因此，安大略省經(jīng)歷了一段“淘金熱”，許多本地和國際儲(chǔ)能企業(yè)追逐GA費(fèi)用支出最大的商業(yè)和工業(yè)用戶。
Ⅲ、公用設(shè)施建設(shè)
在省級(jí)采購之外，一些安大略公用事業(yè)公司正在引導(dǎo)不同的儲(chǔ)能技術(shù)參與到多種場景應(yīng)用之中。他們迄今為止的經(jīng)驗(yàn)證明，儲(chǔ)能技術(shù)有潛力成為管理峰值負(fù)荷、調(diào)節(jié)電壓頻率、確?？稍偕茉窗l(fā)電的可靠性以及創(chuàng)建更靈活輸配電系統(tǒng)的綜合工具。
許多公用事業(yè)公司還建議相關(guān)成本成為基礎(chǔ)電價(jià)的一部分。而對(duì)于客戶來說，儲(chǔ)能可能是降低與峰值能源需求相關(guān)成本的有用工具。
例如，安大略省多倫多水電公司和其合作伙伴做了幾個(gè)試點(diǎn)。其中一個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目用來測(cè)試水下壓縮空氣儲(chǔ)能的電網(wǎng)效益，該項(xiàng)目側(cè)重于驗(yàn)證備用電源、轉(zhuǎn)移負(fù)荷和緩解輸配電擁堵的能力；而另一個(gè)項(xiàng)目是開發(fā)一種安裝在電桿上的解決方案，在非高峰時(shí)段充放電力，通過對(duì)智能電表數(shù)據(jù)的自動(dòng)響應(yīng)來提高其可靠性。這套系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)包括負(fù)載均衡、基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)延遲和靈活操作等。
同樣，安大略第一電力公司（Hydro One）也在該省運(yùn)行了一個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，用來調(diào)節(jié)一個(gè)20MW風(fēng)電場和奧沙瓦電力公司引起的電壓波動(dòng)。他們的合作伙伴還開發(fā)了一個(gè)項(xiàng)目，允許奧沙瓦市的家庭在家使用太陽能，并使用鋰離子電池儲(chǔ)存太陽能，從而將能源需求從高峰轉(zhuǎn)移到非高峰，并在停電時(shí)提供備用電源。
在阿爾伯塔省，阿爾伯塔公用事業(yè)委員會(huì)（AUC）批準(zhǔn)了一個(gè)抽水蓄能項(xiàng)目。當(dāng)電力需求較低時(shí)，水將從較低的水庫抽到較高的水庫。當(dāng)需要電力時(shí)，例如在用電高峰期或低風(fēng)期，以向阿爾伯塔南部的風(fēng)力發(fā)電場供電時(shí)，水將被允許流回較低的水庫，并驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。
Ⅳ、儲(chǔ)能、分布式發(fā)電和偏遠(yuǎn)社區(qū)
在分布式能源中布置儲(chǔ)能設(shè)施可以提高供電保障，并應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。例如，在孤島情況下（加拿大許多偏遠(yuǎn)的北部社區(qū)實(shí)際上是“孤島”），當(dāng)系統(tǒng)的一部分由于停機(jī)而與主電網(wǎng)斷開連接時(shí)，蓄電池可以快速反應(yīng)以維持供電。
此外，當(dāng)在用電高峰時(shí)將儲(chǔ)存的電力注入電網(wǎng)，系統(tǒng)峰值負(fù)荷會(huì)減少，從而減輕變電站關(guān)鍵設(shè)備的壓力，這將延長相關(guān)資產(chǎn)的使用壽命，以延緩新的投資建設(shè)。
卑詩省水電公司（BC Hydro）的1MW電池儲(chǔ)能設(shè)施是一個(gè)成功的例子。它位于該省的兩個(gè)偏遠(yuǎn)山區(qū)，用于分布式發(fā)電場景（這是一個(gè)令人鼓勵(lì)的先例，表明非水力發(fā)電的儲(chǔ)能仍可以在擁有大量水力資源的地方占有一席之地）。
2013年以前，位于卑詩省東庫特奈山區(qū)的金山鎮(zhèn)和菲爾德鎮(zhèn)，長期遭受供電保障不足的困擾。這兩個(gè)小鎮(zhèn)都從卑詩省水電公司的金山變電站獲得電力，該變電站使用四條徑向配電饋線為金山鎮(zhèn)及其周邊地區(qū)供電。
菲爾德鎮(zhèn)位于金山鎮(zhèn)東部約50公里處，由金山變電站一條25千伏支線供電。由于菲爾德鎮(zhèn)所在的約霍國家公園山高林密，一到冬天，天氣寒冷，大雪紛飛，該輸電線經(jīng)常會(huì)長時(shí)間停電，崎嶇的地形也使得工作人員很難找到故障并恢復(fù)供電。
加拿大許多地區(qū)緯度奇高，四季苦寒，儲(chǔ)能是有效保障電力供應(yīng)的解決方案之一。
2010年初，卑詩省水電公司預(yù)測(cè)到2013—2014年冬季時(shí)，該地區(qū)的負(fù)荷峰值將超過變電站容量。于是，該公司與加拿大自然資源公司合作，在這些地區(qū)安裝了充放7個(gè)小時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。自2013年部署以來，它們?cè)谠摰貐^(qū)高峰需求期間有效降低了系統(tǒng)負(fù)荷，還將變電站變壓器升級(jí)推遲了兩年。
目前，加拿大許多遙遠(yuǎn)的北方原住民社區(qū)，也在積極考慮采用可再生能源發(fā)電和儲(chǔ)能相結(jié)合的電力供應(yīng)，以此減少對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的依賴。他們所需的柴油需要空運(yùn)，不僅成本高昂，在低溫環(huán)境中還容易產(chǎn)生斷電等故障。
Ⅴ、結(jié)語
儲(chǔ)能在電網(wǎng)優(yōu)化與現(xiàn)代化改造中具有重要作用。在過去的二十年里，儲(chǔ)能系統(tǒng)的價(jià)格（特別是電池）大幅下降，預(yù)計(jì)成本的下降趨勢(shì)在可預(yù)見的未來還會(huì)持續(xù)。隨著成本下降，市場壁壘的松動(dòng)，儲(chǔ)能的價(jià)值日益凸顯，人們將儲(chǔ)能視為電網(wǎng)2.0時(shí)代中可再生能源及高效電力系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。
根據(jù)目前的趨勢(shì)，加拿大的儲(chǔ)能市場預(yù)計(jì)在未來四年內(nèi)每年都將以35%的速度增長，發(fā)展前景非常樂觀。不過，除了迄今取得的進(jìn)展外，儲(chǔ)能的規(guī)模化發(fā)展還需要監(jiān)管機(jī)構(gòu)、公用事業(yè)和工業(yè)界的共同努力，以解決仍然存在的障礙和局限——這包括儲(chǔ)能資源參與市場的技術(shù)障礙，以及關(guān)于處理既有用電負(fù)荷又有發(fā)電資源的非傳統(tǒng)資產(chǎn)的不明確規(guī)則。
