储能发展的五个关键步骤

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1、储能发展的五个关键步骤随着全球电力系统受到去中心化、数字化和脱碳的影响，储能的广泛采用被 认为是改变电力系统游戏规则的关键。近日，世界能源理事会以储能主题发布了 最新报告，采访了来自 17个国家的能源领袖，探讨了储能在技术、商业模式和 扶持政策方面的最新进展。负担得起的储能系统是解决间歇性可再生能源和零碳方案之间的关键一步， 然而，储能行业最新的进展仍然侧重于短期和基于电池的储能。世界能源理事会 认为，目前的主流存储技术不太可能足以满足未来的灵活性要求，这是进一步去 中心化的结果。此外，对锂离子电池的有限关注正使开发成本更低的替代技术面 临风险。关键结论：共享的路线图储能是一种经过充分研究的灵

2、活性解决方案。然而，尽管能源界清楚地认识 到储能的好处，但在与决策者和监管机构探讨鼓励实施所需的行为和政策变化方 面，建立联系的努力有限。市场设计无论采用何种技术，市场公平准入和同时提供不同服务的能力将使储能的部 署更具成本效益。超越电池层面储能技术常常被简化为电池技术。我们的能源系统要经得起时间的考验，这 就意味着要考虑替代方案，并确保其它技术有平等的市场机会。部门的耦合储能为交通、工业和清洁电力等难以削减的部门之间提供了一个部门耦合的 机会。可以使用不同的能量载体，包括热、电和氢。投资仅仅依靠汽车等相邻行业的投资是不够的。能源部门必须采用与最终目标一 致的更积极的技术，为所有人提供负担得起

3、的清洁能源。第一步:创造公平的竞争环境虽然许多国家的能源部门认识到储能的重要性，但目前的监管框架阻碍了其 成本效益的部署。例如，许多法律法规对储能缺乏明确的定义，这导致了在强制 法规下投资储能的不确定性。A. 明确定义储能，使技术选择保持开放能量存储是对一次产生的能量进行捕获，以供以后使用。不管技术如何，今 天，大多数监管框架并没有反映储能所能提供的角色和价值。在许多市场中，储 能被归类为负荷侧资源，或者在某些情况下，它被归类为发电侧资源和负荷侧资 源。这导致储能系统经常面临双重收费，即对电力的消耗和生产同时征税。在电力方面，受访者坚持将储能作为一个单独的资产类别，作为下一代发电、 输电、配电

4、和消费的概念。这将确保监管框架认识到储能相对于其它资产的独特 之处。“储能系统既不是发电资产，也不属于用电资产。它们有潜力提供广泛的服 务，从整合可再生能源到推迟输配电升级。在任何情况下，我们需要问的问题是 储能需要做什么工作，什么技术最适合这种需要，以及是否有适当的业务和监 管结构来确保它可以做到这一点？来自储能公司Fluence的Madina Mukhanova 说。虽然最近的大多数讨论都集中在电储能上，但电储能时代的定义应该支持跨 部门接口。这使得电网运行更加灵活，同时为其他部门的脱碳提供来自可再生能 源的清洁燃料。该定义不应侧重于特定的存储类别，以允许新技术的发展。这在过去的电池 发展

5、中被广泛地看到，这同样适用于其它储能的潜在应用，其可能在未来几年随 着系统的不断变化而继续发展。B. 消除对某种储能技术的任何技术偏见在过去的十年里，人们对不管是传统的还是前沿的储能技术的研究兴趣日益 浓厚。案例研究表明，最近的研究集中在先进电池、基于压缩空气和飞轮的物理 储能以及基于化学的存储技术比如氢燃料电池等。根据我们的采访结果，世界能源理事会认为，需要将广泛的储能技术来应对 能源转型的挑战。然而，最近的出版物、媒体报道和储能行业的事件都非常关注 电池的创新，尤其是锂离子电池。然而，锂离子电池可能不适合未来能源系统的 一系列要求，特别是快速充电和长时间的存储集成。因此，这些市场也必须对其

6、 他技术开放。“让我震惊的是，我认识到锂离子电池并不是解决我们所面临的大规模储能 挑战的唯一办法。理想的储能系统是，可以让我们想充多长时间就充多长时间， 想放电长时间就放电长时间。所以当下人们的注意力都集中在各个储能技术路线 上。”沙特国际电力和水务公司PADDY PADMANATHAN在接受采访时说。在这种情况下，关键是系统和不同的支持框架在技术上保持中立。“我认为政策制定者不应该试图在技术方面选择赢家和输家。我认为，如果 监管机构想要促进储能，他们需要定义储能的特性和使用案例，避免确定它是否 应该基于锂离子、抽水蓄能或任何其他技术。”西班牙伊维尔德罗拉电力公司 RODOLFO MARTIN

7、EZ CAMPILL0 说。“对某种技术的偏爱可能是有意为之，比如将储能称为电池储能。它也可能 是无意的，就像加州的储能指令一样。 2013年，加州的公共事业部门被要求在 2020年之前安装1325兆瓦的储能设备。虽然这种方法促进了项目的发展，但它 侧重于最低的成本，并为要执行的项目提供相对较短的时间。根据几位受访者的 说法，这造成了对锂离子电池项目的偏爱，因为它被视为风险相对较低。”伯克 利大学哈斯能源研究所ANDREW CAMPBELL认为。C. 重点讨论储能如何有助于更好的能源转换在某种程度上，对储能的关注源于通过开发可再生能源而进行的更广泛的脱 碳努力。因此，考虑到建造储能系统本身所消

8、耗的化石能源，考虑这些系统对减 少温室气体的贡献是至关重要的。“如今的许多储能解决方案，包括熔盐，我们处理的是非常具有破坏性、腐 蚀性、非常敏感和有毒的物质，所有这些物质都必须在生命结束时以谨慎、负责 任的方式处理。我希望看到的是更多的关注和努力来重复利用，而不仅仅是处理。 一些人开始关注这一点。因为我们使用的很多材料都来自于有限的资源。除了对 环境的破坏之外，还有一个问题就是继续开采越来越多的新材料，这也会对环境 产生影响。” PADDY PADMANATHAN 表示。电池回收是一个越来越重要的方面。一方面，这是由于某些材料的缺乏所引 起的，而这些材料通常是珍贵的，但是是制造电化学电池所必需

9、的。另一方面， 这是由于最近的几项立法，这些立法要求大幅度降低获取矿物材料的过程的能源 消耗。全生命周期分析是评价生产系统环境影响的方法之一。对于电池，需要考虑 电池寿命的四个阶段：获取所需的矿物质，生产，利用，最后收集和回收。虽然 人们对电池的环境足迹给予了大量关注，但同样的关注也应应用于其他类型的储 能技术，这一点至关重要。更广泛地说，考虑储能如何通过改善能源安全、允许更有成本效益的解决办 法和支持更大的可持续性来实现更公正和更好的能源过渡，从而有助于提高整个 能源系统的效率。第二步:让利益相关者参与对话由于可再生能源普及率较低，能源系统可能不会立即需要储能，储能的相关 利益者当下只有有限

10、的理解和缺乏对未来的共同愿景，导致储能的需要还没有被 广泛接受。A. 让所有相关利益相关者参与，探索所有潜在的储能需求随着能源转型的进展，大量的间歇性可再生发电将加入电力系统，并增加新 的相关系统成本。一方面，应对可再生能源的间歇性意味着系统运营商必须更频 繁地调度资源以满足需求。另一方面，可再生能源必须位于生产力最高的地方， 这意味着它们通常不会靠近人口中心，这需要专门的传输基础设施来连接供应和 需求。与这些利益相关者进行的第一个对话是，在假定的上下文中，储能是否有必 要。储能不应该为了自身发展而发展，还包括存在与之竞争的储能技术，例如需 求侧响应、柔性发电、智能电网等。如果电力来源存在显著

11、的可变性，需要进行 一些调整以符合所需的电力需求，并且其他方法不足以满足这种调整需求，那么 储能是可取的。如果储能被认为是一种必要，那么优先考虑的就是让利益相关者对未来的电 网运营进行反思。特别是，他们应该评估潜在的储能需求，以便能够及时开发出 适当可靠的系统。“我们需要确保每个人都停止安装 200 兆瓦的太阳能，而不采取共同的平衡 措施。这样做是为了避免使用煤电。他们需要自提供完全可靠和可调度的可再生 能源，而不是几年后才提供。”美国液体空气储能公司 HighviewPowerJAVIERCAVADA 如此表示。越来越多的生产商开始承担起责任，混合可再生能源项目正在成为一种可 靠、可负担、可

12、调度的可再生能源一体化解决方案，以解决关键需求。这些项目 可以让可再生能源更广泛地参与市场，并在需求高峰期使用储存的电能，否则就 需要天然气峰值发电厂发电。然而，这一概念面临着重要的监管和政策障碍。首先，大多数系统没有混合 项目能力认证。太阳能和风能的认证已经存在，许多运营商正在开发电池存储能 力的认证。即便如此，混合项目的专业能力几乎没有进展。其他障碍包括联网、 调度和补偿问题。所有这些问题都可以通过在储能发展的早期阶段让不同的利益 相关者参与来解决，这些利益相关者包括监管机构、系统运营商、客户、公用事 业公司等等。第三步:挖掘储能的全部潜在价值储能发展的主要挑战是，并不是所有的潜在好处（例

13、如节省资本支出，减少 传输和流通支出，电网加固等等）都可以被套利，或通过提供辅助服务合同的基 础上来实现。这是由于这些服务所产生的利益广泛地散布在不同的工业参与者身 上。在大多数国家，由于储能的外部积极性并未被捕捉到，因此存在一个市场缺 失的问题。A.为储能创造公平竞争的环境随着流行的“时间转移”应用，储能也可以用于许多其他应用，包括延缓输 电和配电投资、辅助服务、峰谷套利等。今天，在世界上一些最先进的市场上， 现代储能技术及其参与电力系统的情况仍在试验中。一个允许储能可以公平地与 其他主体竞争的监管环境，对于储能的持续增长至关重要，另外建立进入这些市 场的储能规则也同样重要。“一个重要的方面

14、是允许储能参与批发市场。对于辅助服务，储能可以比当 前的任何其他资源做得更好。反应更快，也更干净。”Fluence储能公司的STEPHEN COUGHLIN 认为。在这个问题上，下面概述的几个最近的监管变化预计将对储能产生巨大的影 响。美国于2018年2月颁布了 FERC841条例，该条例要求电网运营商消除在批 发容量、能源和辅助服务市场针对储能的障碍。此外，FERC 845法令修订了发 电设施的定义，考虑电力储能，并认识到其在技术上既不是发电，也不是负荷的 独特特性。在欧盟内部，“面向所有欧洲人的清洁能源”计划为储能打开了电力 市场的大门。在中国，公用事业规模的储能是由国有项目推动的。中国国

15、家能源局宣布， 到2020年，辅助服务市场将从基本的补偿机制向与现货能源价格相结合的市场 模式过渡。随着技术的成熟和随之而来的成本削减，美国储能市场将在2024年 前呈现指数级增长。B. 允许储能项目同时提供多个服务一个精心设计和优化的储能系统的最重要的好处之一是即利用相同的设备、 系统或过程来交付多个服务，最大限度地增加财务收益。随着今天不断变化的费 率结构、市场需求和激励计划，基于叠加服务的价值，系统的投资回报已经变得 更加多元和具有经济效益。“为了加速电储能的发展，需要对多重叠加的服务进行评估。目前，大多数 系统被部署在单一的应用程序：降低需量，备用电源，或者储存光伏弃电。这导 致电池超

16、过一半的系统寿命被闲置或未被充分利用。”全球著名咨询机构IHS Markit的JULIAN JANSEN在接受采访时认为。然而，尽管公用事业和监管机构一直在玩弄价值叠加的理念，甚至为了利用 储能的不同应用而采取了一些小的改变，但大规模的价值叠加仍有待广泛实施。 2018年1月，美国加州公用事业委员会通过向批发市场、配电网、输电系统和 其他用途提供多种服务，为储能制定了新的市场规则。在该法令中，美国加州公 用事业委员会承认，目前的市场规则，包括公用事业标准合同和项目收费，未能 支持一种能源获得多种服务的可能。“储能的商业模式依赖于价值积累，为客户提供一套服务，例如当地公用事 业和电网。通过将两个或三个不同的合同叠加在一起，你就可以获得不同服务的 报酬。为此，您需要非常细致地衡量不同的服务，以避免重复支付。监管模式需 要演变，以允许这种契约式的努力。这在大多数地