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电网管理中的敏捷性:电池储能
时间: 2020-08-18

  如今,全球范围内已经部署了超过3GW的电网侧电池储能,虽然看起来仍然是一个小生意,但是最近的发展表明该行业正在蓬勃发展。2018年,以加利福尼亚为首,美国部署了超过300MW的电池储能。在全球范围内,意大利、英国、西班牙和其他地区的电网运营商正在开展试点项目。澳大利亚、中国、阿拉伯联合酋长国(UAE)、美国的大型储能项目已准备就绪,可以在六个小时内提供超过100MW的容量。

  尽管电池储能技术对电网管理的好处显而易见,但由于以下三个主要原因,全球电网电池储能市场的发展有限:

  除了当地法规鼓励部署外,电池的成本对于大多数电网应用来说仍然太高而无法生存。但是,电池储能成本逐年下降,这在很大程度上是因为电动汽车(EV)对电池制造的需求。预计到2020年代中期,电池成本将降至USD$100/kWh范围内。成本下降,再加上多应用的叠加收入和电池应用的扩展,将导致大量积极的商业案例增加。

  在大多数地区,监管壁垒禁止电网运营商拥有和运营电池储能,但意大利的监管框架已被修改。然而,系统运营商目前还无法在试点项目之外开发电池储能解决方案。因此,必须建立明确的监管框架和市场机制,以开发具有明确部署目标的储能资产。例如,加利福尼亚公用事业委员会(CPUC)要求公用事业建设储能容量,并阐明了电池聚合的市场规则。采取了这些举措之后,截至2018年夏季,加州最大的公用事业公司已经采购或正在寻求批准以采购近1500MW的电力。

  「电网运营商」和「系统运营商」的区别——「电网运营商」是电网资产运维管理的实体;「系统运营商」或「独立系统运营商」一般是独立的调度机构,旨在技术上协调区域内的电网运营商按照电力系统要求进行运行方式切换,保证系统的安全和稳定。(译注)

  在可再生能源领域一直有效的、直接鼓励使用电池储能来促进发展和降低成本的观点也存在强烈争议。考虑德国和西班牙这两个具有较高可再生能源渗透率的欧洲国家之间的对比。在提供激励措施的德国,住宅存储市场正在蓬勃发展,并减轻了电网压力。在西班牙,电池部署仍然非常有限。

  » 快速启动或快速响应的化石燃料电厂在满足高峰电力需求方面也将发挥关键作用,并且在未来仍将保持重要地位。

  » 需求侧响应(DSR)已经通过激励终端用户减少能耗或根据电网需求切换到用户侧的发电设备,作为平衡电网的一种方法也进行了广泛的测试。

  由于电池在电网管理中扮演的角色在细节、时间和范围存在很大的不确定性,电网运营商和公用事业公司应如何定位以利用机遇并对市场变化做出正确的反应?

  对业务模型和合作伙伴关系采取灵活的方法:公用事业公司可以与分布式储能资产的第三方聚合商签约,以提供可再生能源的备用。这是虚拟电厂(VPP)模型的扩展,在过去的五年中,德国、法国、比利时和英国市场一直在培育这种模型,并且随着电池成本的降低以及特斯拉等强大厂商的加入,事实证明该模型是可行的市场。

  希望实现多种应用,并利用同一资产增加收益流:公用事业和电力生产商可以使用电池储能来减少因可再生能源间歇性而产生的不平衡费用;根据市场信号(套利)优化电力批发市场中的发电和售电;从辅助服务和容量备用机制中获取收入;支持工业或消费者团体避免系统峰值费用,这些费用是根据高峰时段的消耗量计算得出的;或商讨收取节能分成。

  开发一系列储能资产和技术:尽管尚不清楚哪种电池技术能在大多数电网应用中获胜,但锂离子似乎是最有可能成功的技术。但是,市场参与者不应依赖一种特定的技术——前进的道路不仅是电池技术。其他解决方案,例如传感器、通信软件和发电,也将很重要。例如,德国的E.ON公司在2016年4月发布了结合多种技术的家庭存储系统。

  将储能用作差异化开发因素:公用事业可以利用电池作为零售市场中的差异化开发因素,并为输电系统运营商提供灵活性服务。Engie正在比利时开发其20MW/20MWh的储能园区,以提供R1辅助服务。然后,它将开发一个电池池,可出租给工业现场等应用,以提供需求响应。比荷卢经济联盟(Benelux)的Eneco自2016年以来一直向其客户提供Tesla Powerwall,并在Tesla,SolarEdge和Ampard的支持下将其服务扩展到CrowdNett,后者的软件允许对家用电池进行远程控制,从而提供了辅助服务。

  比利时输电运营商Elia为「频率偏差储备(frequency containment reserves, FCR,也称为R1)」定义了两种不对称产品:“R1- down”和“R1- up”,供应商需要对此做出反应,以应对任何大于100mHz的频率偏差 (按正负偏差分开)(Elia,2018)。

  工业界和大型公司可能有一个真正令人信服的案例来投资电池储能,无论是因为他们需要应对停电(例如在南亚和非洲),还是承诺采购100%可再生能源(例如,苹果、Facebook、谷歌以及其他176家全球公司),或者需要为自己支付的高额电费(例如在意大利)。

  工业企业可以选择将其电池储能业务外包给电力公司或聚合商,或者与输配网运营商合作,通过为电网提供辅助服务(例如电压稳定性或频率调节)来潜在地获得额外收入。

  尽管到目前为止,我们几乎看不到这种业务模型的案例,但它可以为系统运营商提供特别好的选择,受限于监管,系统运营商并不能直接参与储能投资。电池储能是一个相对年轻的行业,没有五年或五年以上实际回报的跟踪和记录,项目所有者很难获得融资。但是,情况可能正在发生变化,因为Advanced Microgrid Solutions和Stem最近在其各自新的储能项目上获得了大量融资(分别为2亿美元和1亿美元)。租赁模式的出现也可以吸引不同类型的投资者,例如电表行业,这代表着低风险的稳定收入。

  » 量身定制适合当地市场条件的解决方案,例如市场特征(可再生能源渗透率、发电组合、系统规模),监管框架(收入模型,运营要求)以及激励措施和商业信号。

  » 影响能源市场的设计(例如辅助服务的定义,使用电网服务以及多功能堆叠服务的可能性),以充分利用电池储能,并实现成功的商业案例。

  
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