电力存储的兴起：关系你我

    过去一年中，一连串有关电力存储技术进步和发展前景的新闻震惊业界，这些新闻分别来自美国能源部(DOE)和特斯拉汽车。2014年4月21日，美国能源部发布“四年能源审查”第一部分，其主要内容是改善国家的能源基础设施，其中特别指出了“能源传输、存储和分配。”同年4月30日，特斯拉首席执行官艾伦?马斯克宣布了公司的两项新业务：一是能源墙——可以反复充电的家用锂离子电池(容量为10千瓦时或7千瓦时)；而是电源组——供电网使用的电池（容量为100千瓦时）。

　　以上2个新闻只是去年一系列让人眼花缭乱的规划、市场开发、报告和统计数据中的一小部分。这些充分说明电力存储是电力行业无可争辩的重要事件。美国能源信息署近日表示，过去五年，美国非水电存储容量翻了一番，达到 350兆瓦。绿色技术媒体和电力存储协会发布的一份报告估计，2014年美国储能市场比上年增长了40%，增加值为62兆瓦，并预测2015年增加值将为220兆瓦。储能市场的增长并不仅限于美国：剑桥能源研究协会预测，到2022年全球可用于电网的储能将达到40GW。

　　一、电力存储的好处

　　与围绕电价扣减和屋顶太阳能的讨论不同，电力存储很少引起争议。原因显而易见——电力存储为整个电网提供了诸多好处。在布鲁金斯学会已经进行的研究中，来自不同部门的相关各方把存储描述为“零排放能力”、“时间价值”的来源，以及“一个让间歇性资源更有价值的伟大方式。”事实上，电力存储有助于整个电力系统更有效地运行以及为大家提供一些东西：

　　1．从大规模输送角度，它可以提供辅助服务，如频率调节；

　　2．在发电领域，它有助于整合不稳定的可再生能源供应；

　　3．在传输过程中，它可以缓解拥堵；

　　4．在分配中，它可以提供峰值容量支持；

　　5．在客户端，它可以提供后备电源和储存多余的现场能源发电。

　　随着屋顶太阳能的广泛使用，用户对家用太阳能与电力存储的混合计量表现出极大的热情。太阳能城市公司与特拉斯合作提供了一个屋顶太阳能和电池产品包；Sungevity公司与Sonnenbatterie公司也将合作提供太阳能加电池的集成系统。华尔街也意识到到太阳能加电池的市场潜力。2014年5月，巴克莱银行称“我们认为分布式太阳能和住宅级电力存储的成本下降趋势可能会影响现在的市场情况。”2014年8月瑞士银行集团表示：“太阳能系统和电池将成为电力系统的颠覆性技术。”

　　二、一个新兴的储能市场

　　对于储能的热情已延伸到公用事业领域。在最近的一次实用深度调查中，公用事业公司的高管们被要求选择他们应该投资的三大技术。他们中的大多数人选择了储能技术。原因显而易见：储能的好处在于有助于公用事业提高可再生能源发电，整合客户场所的分布式发电，管理峰值负载等。事实上，正如电力存储协会政策主管凯瑟琳·汉密尔顿最近在约翰霍普金斯大学主持的有关储能的对话中指出，美国2014年电力存储总容量中，90%在公共事业领域，10%在客户端 (后者大多数在商业部门)。

　　推动新兴储能市场发展的是相互关联的政策因素和储能系统（特别是电池）成本的下降。

　　首先，在州和联邦层面，我们看到越来越多的扶持政策和法规出台。汉密尔顿解释说，关于储能的主要支持政策有：增加不稳定可再生能源发电、弹性解决需要、电网创新、美国环保署的清洁能源计划(CPP)。关于清洁能源计划，在接下来的15年中，除了降低化石燃料的发电量，需要400亿瓦的峰容量——电力存储为实现以上峰容量将发挥巨大作用。

　　主要政策措施的例子，包括加州在A.B. 2514号令的授权下，到2020年政府从三个投资者拥有的公用事业中采购1.3兆瓦电力。此外，夏威夷、纽约和新泽西也积极推动储能产业的发展。联邦能源管理委员会(FERC)755号令号召国际标准化组织允许储能参与辅助服务市场，专门提供频率调节服务。

　　其次，储能系统的成本也在下降。据一项研究估算，电动汽车锂离子电池组的成本在2007年和2014年间每年下降8%。美国电力研究协会预测，到2022年锂离子电池的价格会是2010年价格的四分之一。

　　这些政策和技术趋势正在影响着市场，2014年11月的两大公告足以说明这一点。南加州爱迪生公司(SCE)公布了其采购订单——设计开发资源组合来取代退役的圣奥诺弗雷核电站和几个大型天然气发电站，储能能力达260MW。德州最大的输电和配电公司——昂课公司宣布计划在电力存储方面投资50亿美元以上。

　　三、电力存储面临的挑战

　　然而，电力存储也面临着重要挑战。首先，电池存储成本居高不下。拉扎德公司最近的平准化电力成本分析表明，电池存储成本虽然有所下降，但仍远高于其他技术。成本问题不仅在于电池本身。正如罗仕证券清洁技术分析师克雷格·欧文在约翰霍普金斯大学讨论会上强调的，降低基础支持设施的成本——譬如冷却系统（特别是大的兆瓦规模）和逆变器是成本整体下降的关键。他补充说，还有一些其他需要改进的方面，如开发一个系统的场地规范方法，对买家就特定供应商提出的技术进行培训。

　　此外，过去20年的重要经验之一是“你必须有自己的供应链。”在这方面，特斯拉与松下合作投资20亿美元建设的超级锂电池工厂每年可以为50万辆车提供足够的锂电池，这可能会有助于降低电池成本。欧文认为，相对于其他电池45-50美分/瓦时的成本，如今在特斯拉的S型成本中85千瓦时电池的成本约为25美分/瓦时。特斯拉的目标是把成本降至10美分/瓦时，这将有助于降低全球锂电池成本，但它会影响其他化学电池的竞争力。此外，特斯拉的商业模式中还有一些其他需要解决的问题，尤其是在住宅区充电成本方面。

　　其次，需要支持性的政策和监管框架协助创造市场。PJM公司的例子能说明问题。美国去年部署的62兆瓦储能中，三分之二在PJM公司负责的范围内。事实上，在联邦能源管理委员会的755号令的推动下，在使用规模方面，最大的市场是PJM公司负责的地区。PJM高级商务解决方案分析师斯科特·贝克说，目前PJM市场有100兆瓦储能，另有 500兆瓦可用，这表明“这个市场显然没有放缓” 。但是，总的来说，辅助服务批发市场很小，贝克称其为“证明储能能力的起点，有待批发市场的发展” 。

　　然而，储能供应商参与批发市场竞争的挑战之一是收入不稳定。索尼电脑娱乐公司最近采购的260兆瓦电力存储改变了这一情形。爱依斯电力公司储能项目市场分析主管科琳·吕肯说，该公司在PJM市场中不仅是一个商人，而且已获得竞争性采购电力购买协议（PPA），可以灵活提供储能容量：索尼电脑娱乐就是购买了爱依斯电力公司在西部洛杉矶盆地的100兆瓦电池储能。这项收入远远超过在PJM投标辅助服务的收入。

　　第三，制定正确的政策和监管框架需要理清电力存储在不同应用中的货币价值。最大的挑战是，储能的灵活性——它可以提供的服务——很难适用现有监管规则。正如爱依斯电力公司的吕肯强调：“为充分利用能源存储的价值，你需要打破从收入来源看市场的观念，要能够为客户的不同需要提供便利服务。”联邦能源管理委员会能源政策和创新中心代理主任阿尼·奎因也赞同这个观点，他说：“我们需要从储能适合什么领域的问题向是否它是正确的解决方案转换。”这方面已有所进步。奎因相信：“批发市场朝着需求为主发展，在这里我们明确想要的服务，然后支付。”

　　四、电力存储接下来会怎么样?

　　总之，在公用事业和消费者客户端上，能量存储均有着巨大潜力。成本需要下降，但长期的发展轨迹表明这将实现；激励储能的政策法规需要继续实施以刺激市场发展。美国能源部四年一次的能源评估迈出了正确的一步，提倡建立“一个推动电力存储发展的策略框架” 。

　　短期内，很可能电力存储的大部分市场和未来布局将集中在电网领域的竞争市场如PJM公司，但索尼电脑娱乐的采购凸现了政策和监管对促进竞争性购电协议的影响。此外，加州的投资者根据国家授权已启动了第一轮储能拍卖，在今年秋天最终的项目选择将提交加州公用事业委员会批准。

　　长期看来，在客户端太阳能加储能会越来越经济。事实上，如电力存储协会的汉密尔顿所说，住宅储能市场的三大区域是加州，亚利桑那州和夏威夷，他们的共同点是拥有很多太阳能。但在选定的市场之外，住宅用级别的储能系统，如特斯拉的电源组，在未来5至10年不可能带来电网的巨变。但重点是，特斯拉的通告和最近的其他消息是令人兴奋的，因为它显示了一项技术的进步和潜力，而这项技术将为电网提供多种应用和益处，惠及你我。