我們正處在大規模儲能的商業應用和電池投資激增的臨界點,英國和加州是兩個先驅。英國私有的、分拆的電力市場給儲能的發展提供了競爭機制,加州由于市場功能欠缺,通過政策激勵建成了目前世界上最大的儲能設施。
將近100年來,電力系統的設計壽命都大約是40年到50年,并有一定的柔性需求。能源在不斷變化,我們的系統也必須適應變化。隨著可再生能源和分布式發電的興起,系統的柔性越來越重要。如果沒有更柔性的系統,接入更多可再生能源的綠色世界會碰到更多的斷電事故,讓我們的數字世界陷入停滯。
柔性要求在電力需求上升時(比如晚上)或者可再生能源波動時(比如陰天或無風日)系統能提供更多的備用。這種柔性可以通過長距離高壓輸電(聯網)接入不同地區、時區的電源來實現,也可以通過本地的儲能來實現。
在電網聯網成本較高,或者受限于自然條件難以發展起大規模電網的孤島,儲能的需求會更加迫切。全球范圍來看,英國與加州是如今在儲能技術應用上走得比較靠前的兩個地區。
電池儲能迎來臨界點
儲能的應用在全球已經非常普遍,不過主要還是集中于技術含量較低的抽水蓄能,第一個抽水蓄能電站是1909年在瑞士的沙夫豪森(Schaffhausen)建成的,如今98%的儲能裝機都是基于這種有超過100年歷史的技術。抽水蓄能的概念簡單,開發總成本較高(通常需要數十億美元),對環境影響較大。其他包括壓縮空氣儲能技術、電解制燃氣技術以及電池技術在內的儲能技術占據了剩下大約不到3%的投運儲能容量。
據國際能源署的2016全球投資報告介紹,每100億美元與電網相關的儲能投資中,超過80%投給了抽水蓄能。不過電網應用的電池儲能投資也增長迅速,2015年投資額是2010年的10倍。
盡管各種技術都在不斷發展,但從成本風險改善角度來看,電池技術是最有前景的。電池儲能的想法早在18世紀末就已經誕生,最早電池由AlessandroVolta發明。電池儲能的首次商業應用是在19世紀80年代,用來平衡紐約市區的隔夜電力負荷。不過直到20世紀70年代消費電子產品的出現,電池才迎來廣泛的商業應用。盡管電池技術已經在我們日常生活中普遍使用,但這些技術還未廣泛應用于現代電力系統。
大規模電池儲能系統的商業化難題仍然制約了它的應用。在包括中國在內的大多數國家,受困于電力市場結構、政策和法規等因素,電池投資者還很難從儲能中賺到錢,一個可持續的商業模式需要其收入大于成本。
好在情況正在迅速變化,電池儲能的投資即將變得越來越有利可圖。簡單來說,其商業模式由給社會創造價值的收入和成本綜合構成。
儲能可以通過降低輸配成本,提高柔性,提供輔助服務,增加備用容量和轉移需求時間(不限于高峰時段)為社會創造價值。然而,目前投資者只能從它創造的一部分價值中獲得收入。儲能要想有錢賺,需要商業模式和監管條件的創新,讓投資者能夠拿到更多的錢。
另一方面,儲能成本一直在下降,從2010年前后的超過1000美元每千瓦時下降到目前的400美元每千瓦時。通用汽車與特斯拉分別計劃到2021年和2020年將電池組件成本降低到120美元每千瓦時和100美元每千瓦時。
大規模儲能的商業應用前景需要進一步降低儲能成本、提高儲能收入。我們正處在電池投資激增的臨界點。
全球范圍來看,英國電力市場中的容量市場與輔助服務市場機制,為儲能在自由市場中如何發展帶來了啟示。而加州則是通過政府規劃部門的扶持,由電力公司主導進行儲能開發,是儲能在受管制的市場中發展的范例。
責任編輯: 李穎