20181231-德勤-超速发展：全球电池储能市场面临的挑战与机遇

超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 02 册子 / 报告标题 | 章节标题 概要 1 介绍 2 市场驱动因素 3 挑战 9 储能供应商关注的焦点 14 数字技术的进步刺激产生新商业模式 15 总结 18 尾注 19 目录 1 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 美国 智利 意大利 德国 英国 印度 澳大利亚 韩国 日本 超速发展：全球电池储能市场面临的 挑战与机遇 概要 本报告分析了一些国家追求储能的历程，这些国家正 在以更加积极的态势向实现电网现代化进发，同时引 入了可再生能源的使用。报告立足于电网中的电池储 能方面，试图揭示推动储能向前发展的力量，以及公 用事业公司、决策者和其他利益相关方在发展储能市 场以及支持持续的部署方面所做的努力。我们的调 查结果揭示了广泛的市场驱动因素，虽然仍然存在障 碍，但也发现了它们之间的共同信息：产品部署和市 场发展的步伐正在加快。 电池储能是非常灵活的，它可以进行快速部署，且具 有多种应用。同时它能够产生大量价值流——更不用 说电池价格比预期中下降得还要快这一点。然而，该 部门的活力并不完全归因于这些因素。 诸如人工智能、区块链和预测分析等相邻数字技术 的进步正在促发综合解决方案和创新商业模式，而 几年之前，这些方案和模式几乎是不可想象的。世界 各地的创业公司正迅速将智能网络“电表后端”电池 商业化，以造福于电力用户、公用事业公司以及电网 运营商。 我们的分析报告提供了一个全球视野，分析了在集成 领域以及其他形式的电池解决方案的开发和部署方 面所取得的进展。同时向能源价值链中的公用事业公 司、独立发电厂（包括可再生能源公司）以及其他利 益相关方提供了洞察全球电池储能趋势的窗口，特别 是关注良好的、或不足的一面以及仍然存在的挑战。 2 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 介绍 根据人们所读到的分析，虽然可以确定全球储能市 场将迅速发展，但很少有人能就其发展程度达成一 致。根据一项预测，到2022年，储能市场的年销售量 可达到260亿美元以上，年复合增长率（ CAGR）则达 46.5%。 1 而另有一项分析则预测其增长可能会更加温 和，但将仍然保持强劲、稳步的态势，该分析预测到 2025年，其年复合增长率将增长至16%，年销售量则 将达到70亿美元。 2 而其他分析则持中间态度，只有 少数观点稍稍乐观或者悲观一些。 之所以出现分歧，很大程度上与人们如何定义储能 有关。一些分析仅仅将公用事业规模技术“电表前 端”计算在内，而另一些分析则还包括了对商业和工 业（ C&I）消费者所使用的“电表后端”解决方案的计 算。另一些则包括对电动汽车电池以及住宅消费者所 使用的较小规模的电池加太阳能组合的分析，这种组 合具有电表后端的应用，而且若由集成者或公共事业 公司对其进行控制，则还包括电表前端的使用。一些 用于储能的应用使得情况变得更加复杂，这些应用可 用于整合可再生能源、支撑智能电网、创建更加动态 的电力市场、提供辅助服务、增强系统复原力、支持 能量自给自足。 尽管前景很复杂，但许多预测市场增长的分析报告一 致认为，储能正在全球范围内得到发展，并可能从根 本上改变市场动态。为了了解这些变化的动态，我们 仔细观察了总体的增长预测，以此研究一些在可再生 能源开发和电网现代化方面更为活跃的国家现在正 如何慢慢向储能靠近。 这些国家包括澳大利亚、智利、德国、日本、印度、意 大利、韩国、英国以及美国。我们特别关注了目前较 为领先的电池储能技术，我们的研究试图揭示推动这 些国家储能发展的力量以及公用事业公司和决策者 在定义电池储能、发展储能市场和支持持续部署方面 所做的工作。 在正式介绍调研结果之前，我们首先来探讨推动电池 储能发展的主要市场驱动因素。 图片特斯拉公司 3 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 市场驱动因素 驱动因素 1： 成本和性能改进 各种储能形式已存在有数十年。所以这让人不禁发 问：为何偏偏电池储能独占鳌头？又为何非现在不 可？也许最显而易见的答案是其成本的下降以及性能 的改善，尤其是在锂离子电池方面。同时也正是由于 不断扩大的电动汽车市场，制造业的经济规模得以促 进。如图1所示，锂离子电池的成本正在急剧下降。然 而，根据我们所分析的九个国家的情况，可以明确的 一点是：成本下降仅仅是一部分原因。 图 1. 2010年至 2017年锂离子电池价格下降 80% （美元 /kWh） 来源：彭博社新能源财经，锂离子电池价格调查 注：该调查报告展示了电动汽车和固定储能方面的年度工业平均电池（电池加包装）价格。2017年，固定储能开发商在电池包装上的花费约为 300美元/kWh—比汽车制造商所花费的平均199美元的价格高出51%。而这通常是由于订单量过小造成的。 $1,000 $800 $642 $599 $540 $350 $273 $209 $0 $200 $400 $600 $800 $1,000 $1,200 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 4 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 驱动因素2 ： 电网现代化 许多国家正在实施电网现代化计划，以提高应对恶 劣天气事件的复原能力，减少与老化基础设施相关 的系统中断，并提高系统的整体效率。这些计划通 常涉及在已建立的电网内部署智能技术，以实现双 向通信和先进的数字控制系统，以及整合分布式能 源（即可再生能源、燃料电池、柴油或天然气发电 厂、储能资产和微电网）。 总之，我们发现电池储能的发展与为实现电网现代化 （包括向智能电网的过渡）所做出的努力密不可分。 数字化电网支持生产消费者参与 3 智能系统配置、预 测性维护和自我修复，这为实施阶梯式费率结构铺平 了道路—这一切为电池储能开辟了空间，促使其通过 增加容量、调峰运行和/或改善电能质量创造价值。 虽然智能技术已存在了一段时间，但电池储能的出现 有助于挖掘它的全部潜能，反之亦然。 最近，特斯拉公司与Neoen合作，于南澳大利 亚完成了世界上最大的锂离子电池安装工程 （ 100MW）。 4 自从2016年的一次停电致使 170万居民无电可用之后，南澳大利亚州随即 将该电池纳入了电网，以完善电网现代化，此 番工作能够帮助解决供应短缺、价格飞涨，并 消除了对系统可靠性和恢复力的担忧。 5 该巨型 电池能够在非高峰时段储存来自附近 Hornsdale风力发电场所产生的多余能量，并 将其排放回电网以矫正供需失衡，并在电力中 断时快速提供应急电源。 6 驱动因素3 ： 全球可再生能源运动 广泛的可再生能源和减排扶持政策也在推动全球使 用电池储能解决方案。电池在抵消可再生能源间 歇性和减少削减方面所发挥的关键作用是有目共睹 的，但各类电力用户依然追逐清洁能源，其程度和 普遍度仍在增长。这种情况在企业和公共部门中尤 为明显。正如德勤最近的一份报告真正的生意：企 业采购竞争对手推动可再生能源增长的政策中所指 出的那样，大型跨国公司在采购全球可再生能源方 面发挥了领导作用。事实上，许多人公开承诺在未 来二十年或更早即可通过RE100和可再生能源买家联 盟等计划达成100%使用可再生能源的目标。 7 这预示 着可再生能源能够持续发展，并可能会继续就电池 储能作出部署，以协助整合更多的分布式能源。 一项将电池系统集成到太阳能发电厂的新技 术具有提高其能量输出的潜力。佛罗里达电力 和照明公司正在其Citrus太阳能中心试行创新 的直流耦合电池系统。 8 当太阳光线最强时，该 电池系统能够捕获超过逆变器容量的能量，电 池系统的存在，可能使得每年数百万千瓦时的 过剩太阳能（通常会丢失）得以利用，同时提 高工厂产量和可预见性。 9 反过来，可预见性的 提高使得公共事业公司能够更有效地调度其 他发电厂，帮助用户节省能源成本。 10 5 驱动因素4 ： 参与电力批发市场 虽然经常在一句话中同时提到可再生能源和电池 储能，但电池储能却能够帮助平衡任何发电源的电 网，并提高电能质量。这表明电池储能在全球范围 内参与电力批发市场的机会越来越大。几乎我们所 分析的所有国家都正在改造其批发市场结构，争取 为电池储能开辟一席之地供其提供容量以及诸如频 率调节和电压控制等辅助服务。虽然这些应用程序 仍处于初级阶段，但是随着决策者努力地消除阻碍 储能参与和调整市场的障碍时，这些应用程序也还 是取得了不同程度的成功。 以德国的主要控制储备（ PCR）市场为例。这一市 场的参与者通过赢得每周一次的竞价创造收入、并 通过提供平衡电网所需的接纳能力来获取报酬。 11 尽管PCR市场在过去几年里一直向储能供应商开 放，但是对于电池储能的部署却直到2016年才变 得重要起来，因为那时起，系统成本不断下降，所 以可以获得可行的投资回报。 12 与传统发电厂不同 的是，电池储能几乎可以在瞬间对系统失衡做出反 应，并在不到30秒的时间内完全启动。 13 然而，与 美国不同，德国针对这种快速响应并不提供报酬， 所以德国的电池供应商直接与现有公司竞争，比如 天然气调峰电厂。一方面，这种无差别竞争有效地 降低了容量成本，但另一方面，它也导致市场迅速 饱和，利润微薄，电池储能供应商经济状况不稳 定。由于在PCR市场未能有足够的增长空间，德国 的电池储能解决方案提供商越来越多地将目光放在 二级储备市场以及配电递延上，作为其潜在的新价 值流。 14 与德国一样，美国的一些电网运营商也将电池储能 引入其系统竞争。 15 美国电力批发市场对电池等快 速反应资源供应商的开放，很大程度上要归功于分 别于2011年和2013年发布的第755和第784号联邦 能源管理委员会（ FERC）命令。 16 命令规定，对于 辅助服务市场上的响应速度以及响应准确性进行奖 励。 17 由于电池供应商受邀参与频率调节市场，电 网运营商已经开始遭遇一些前所未有的挑战，这些 挑战来自于储能快速爬坡和较慢爬坡资源的混合、 调度参数和信号相关事项、其他技术要求三者之间 的失衡。然而，展望未来，我们的研究发现表明， 将电池整合到电力批发市场的好处将超过这些日益 增长的痛苦，这是因为世界各地的决策者正在越来 越多地采取行动来奖励速效电池储能在平衡电网运 营方面所做出的贡献。例如，智利国家能源委员会 起草了一个新的辅助服务监管框架，认同了电池储 能系统能够做出的贡献。 18 同样的，意大利也开放 了其辅助服务市场，作为可再生能源和储能项目 试点，将其引入为全面监管改革所做工作的一部 分。 19 同时， 2018年2月15日， FERC发布了最终规 则，采取进一步措施消除其管辖范围内阻碍电力储 存资源参与容量、能源和辅助服务市场的障碍。 20 智利总统米歇尔·巴切莱特介绍了一项新的长期 国家能源战略，该战略的目标是：到2050年， 全国至少70%的电力来自可再生能源。 21 为了鼓 励将更多的可再生能源纳入国家电网，智利国 家能源委员会起草了新的辅助服务条例，将储 能作为其监管系统的一部分，并为电池储能技 术提供快频响应服务铺平道路。 22 监管系统的 更新引起了电池制造商的注意，其中一些制造 商的关注点不仅仅是把握此次辅助服务的机 会，除此之外，还提供基础设施以缓解输电瓶 颈，并储存该国丰富的太阳能以及风力发电厂 的产能。例如， NEC已在智利部署了几个项目， 而西门子则打算通过糅合了天然气和锂离子电 池解决方案的创新方式打入市场，该解决方案 由AES的合资企业Fluence开发。 23 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 6 驱动因素5 ： 财政激励 在我们所研究的国家，由政府出资进行财政激励， 该措施进一步反映出政策制定者越来越意识到电池 储能解决方案为整个电力价值链带来的各种益处。 在我们的研究中，这些激励措施不仅包括通过退税 偿还或直接偿还电池系统成本所占百分比，还包括 通过赠款或者补贴融资来提供资金支持。这些激励 措施在能源安全问题上显得尤为慷慨，比如2017 年，意大利为住宅储存装置提供了50%的税收减 免。 24 或者针对那些在电池制造中享有经济利益的 国家，比如韩国， 2017年上半年，得到韩国政府支 持而投资的储能系统增长了89兆瓦时（ MWh）的产 能，比上一年同期增长了61.8% 。 25 随着整合更多可再生能源和提高电网可靠性 这一既定目标，韩国贸易、工业和能源部预计 将在2017年至2020年期间为新的储能系统投 资3.916亿美元。 26 这项投资将通过激励措施 实施，如果说运营商沿着其大型电站太阳能发 电厂安装了能源存储系统，那么在日后对其可 再生能源证书进行评估时会得到额外加分。 27 值得注意的是，韩国有好几家国内电池生产 商，包括三星SDI、 LG化学和Kokam。 28 韩国 政府计划从2017年至2022年间向可再生能源 投入270亿美元，这一激励措施是韩国政府更 为广泛的计划的一部分。 29 照片来自圣亚哥天然气和电力公司 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 7 驱动因素6 ： FIT或净电量结算政策的淘汰 由于消费者和企业试图从其太阳能光伏（ PV）投资 中寻求可以获取更高回报的方式，太阳能发电上网 电价补贴政策（ FIT）或净电量结算政策的低价或热 度消退成为进一步配置电表后端系统的驱动因素。 这种情况发生在澳大利亚、 30 德国、 31 英国 32 以及美 国夏威夷 33 。这些地区拥有最成熟的太阳能市场， 部分原因是电力价格高到足以使太阳能在经济上可 行。尽管这还不是一种全球性的趋势，但我们有理 由认为，随着FIT的淘汰、太阳能PV设备的所有者会 将电池作为一种自行消耗更多电力的手段，转移负 荷以避免峰值电荷、和/或在需要时为公共事业公司 或聚合商的电池充电或放电来提供电网稳定服务。 例如， 2017年，夏威夷檀香山的住宅储存证增长了 1700%，即18倍。出现这一激增的部分原因是，国 家在2015年取消了净电量结算政策，并限制了参与 随后的将电力送回电网的激励计划。 34 驱动因素7 ： 自给自足的愿望 上文对几个驱动因素作出了详细的描述，而实际 上住宅和C&I消费者对能源自给自足的渴望日益高 涨，这成为一股惊人的推动电表后端储能部署的力 量。这种愿景在某种程度上助长了我们所考察的几 乎所有国家的电表后端市场，这表明购买储能系统 的动机并非纯粹只是金融方面。 例如，在德国，生态动机、独立于公用事业公司、 复原力和技术好奇心都可能是动机。 35 同样，在意 大利、英国以及澳大利亚，对于自给自足的憧憬 也是一个强大的推动力。 36、 37 特别是澳大利亚，由 于不断下跌的电池价格、监管改革和自力更生的 愿望，它正经历着前所未有的住宅储能热潮。 38 一 些澳大利亚人认为他们的区域电网是不可靠的，他 们认为电池加太阳能系统是确保他们具有足够电 力供应的一种可靠方式。 2016年，澳大利亚家庭 安装了7,000台电池，据预计到2017年这一数字将 增加四倍以上，安装储能电池的家庭将达到3万多 （截至撰写本文时， 2017年的最终审核数字尚未 公布）。 39 如前所述， FIT的淘汰可能是某些家庭安 装储能电池的契机，这些家庭中有大约一半是对 现有太阳能PV装置的改造或作为该装置的附加组 件。 40 另外一半则采用全新的太阳能+储能系统，这 一部分则可能与淘汰FIT没有太大关联。 41 由于大型 住宅电池储能系统的售价仍在8,000 — 10,000澳元 （ 6,300— 8,000美元）之间，所以对于这一部分家 庭来说，最有可能的动机就是对自给自足的向往以 及作为一名早期体验者的自豪感，而非快速回报和 投资回报。 42 尽管电池储能系统必须具有成本竞争 力，但根据它们在澳大利亚的受欢迎程度以及我们 在别处的研究结果表明，电池储能无需牺牲价格， 它不一定非要比从任一电力公司购买的电力和服务 便宜得多，才能换取其自身的市场增长。 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 8 驱动因素8 ： 国家政策 对于电池储能供应商来说，国家所出台的促进各种 战略目标的政策为他们提供了更多机会。许多国家 认为，可再生能源加储能是一种全新的方式，可以 帮助他们减少对能源进口的依赖、填补其多能源发 电的空白、提高其系统的可靠性和复原力、朝着环 保目标和去碳化目标迈进。意大利和日本等一些国 家正在积极地鼓励能源储能并对其进行补贴，并将 此作为大范围改组工作的一部分，旨在确保储能系 统的可靠性，并减少其对国际能源公司和外国进口 的依赖。 储能的发展也可能受益于与发展中国家城市化和生 活质量目标相关的广泛政策授权。例如，印度的智 能城市倡议利用竞争挑战模式，以支撑在全国100 个城市部署智能技术。 43 这些部署的目标是确保充 足的电力供应、实现环境可持续性、高效移动性和 公共交通。 44 电动汽车、可再生能源和电池储能对 于实现这些目标来说至关重要—印度政府所发声明 可以证明这一点，其计划从2030年开始只销售电动 汽车。 45 此外，印度政府的目标是到2022年为止， 将太阳能发电能力从2016年的10吉瓦提高到100吉 瓦。 46 印度最近推出了首个用于峰值负荷管理的电 网规模的电池储能系统，这表明了储能市场的潜在 繁荣。而印度所寻求的激进的政策目标，在很大程 度上取决于开发一个清洁、可靠的电力系统。 47 继2011年福岛核电站事故之后，出于安全考 虑，日本关闭了自己的核舰队，但此时日本才发 现自己高度依赖化石燃料进口。作为对此问题 的回应，日本政府随即对其国家能源政策进行 了全面改革，强调通过加快可再生能源部署实 现区域自给自足，以及通过创新和技术发展振 兴和提高经济竞争力实现能源多样化。 48 包括 明确的目标，即在2020年之前占领全球电池储 能市场的50%，正如2014年战略能源计划和 2014年日本振兴战略修订中所概述的那样。 49 日本致力于保持技术上的领先地位，这是日本 积极推进国内部署电池储能的原因之一，尽管 日本拥有大量抽水蓄能的能力，而且实际上这 一能力在核停运后确实发挥了功效。 50 时至今 日，日本已是世界上最大的电池储能测试设施 之一； 51 其政府对于电网规模的电池部署倾囊 补贴； 52 同时日本还有许多尖端的试点项目，包 括最近宣布的与加州储能供应商、 Stem公司和 Sunverge Energy的合作项目。 53 Stem公司倡 议部署一个“虚拟电厂”，该发电厂由一个集成 储能系统组成，向电网提供750千瓦时（ KWh） 的容量。 54 而Sunverge Energy的工作则包括 安装几十个储能单元让电网更加的可靠。 55 这 两个项目都将与日本国内企业集团三井公司合 作进行，它们推动着日本增加其多能源发电中 可再生能源的比例。 56 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 9 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 挑战 尽管市场驱动力正趋同化，并推动储能部署向前发 展，但却仍然存在挑战。其中较为突出的障碍可以 追溯到电池储能技术的发展速度、其应用的演化历 程，以及电池存储的多样性和灵活性。 障碍 1： 对高价的看法 与任何技术一样，电池储能并不总是经济的，而且 对于特定应用来说，其成本往往过高。但这是意料 之中的事。问题就在于，若对于高成本的看法不准 确，则可能会在考虑储能解决方案时将电池储能排 除在外。成本飞速地下降（见图1 ），以至于决策者 对系统价格的看法可能已经过时，他们会认为电池 的成本仍然和几年前，或者甚至六个月前一样。以 最近的Xcel Energy招标为例，它戏剧性地说明了电 池价格的下降程度及其对整个系统成本所产生的影 响，此次招标的最终结果是太阳能— PV加电池的平 均价格为36美元/MWh ，而风能加电池的平均价格则 为21美元/MWh 。 57 虽然太阳能+电池价格在美国创 下了新的记录，但这种情况可能并不会持续太久。 58 据预计，无论是电池技术本身的成本，还是平衡系 统组件的成本，其价格都将持续下跌。虽然这些基 础技术并不像人们关注的技术那样引人注目，但它 们却确实与电池本身一样重要，它们可能代表着下 一波成本大幅度降低的浪潮。例如，逆变器是储能 项目的“大脑”，它们对项目绩效和回报的影响作 用是显著的。然而，根据GTM Research的最新报告 显示，逆变器市场仍然是“新生的和零散的，同时 充满了支持各种应用和功能的新产品”。 59 因此，随 着市场不断成熟以及市场前景的巩固，储能逆变器 的价格有望在未来几年内下降。 障碍 2： 缺乏标准化 早期市场的参与者常常不得不应对各种各样的技术 要求、经历各种不同的过程、享受各种不同的政 策。电池供应商也不例外。这种差距无疑增加了整 个价值链的复杂性和成本，使得缺乏标准化成为作 出进一步部署的重要障碍。由于存在与电池有关 的“电量平衡”问题，所以标准化对于电池储能的 扩散来说可能尤为重要。换句话说，电池不能过度 泄电，否则会损坏电池本身；网络运营商需要知道 电池在给定时间里还剩下多少“电量”；充电/循环 时间取决于所使用的电池类型（例如，液态或固态 锂离子电池）。 图片来特斯拉公司 10 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 障碍3 ： 过时的监管政策和市场设计 正如可以预见新兴技术的出现一样，同样可以预测 到监管政策正在落后于当今存在的储能技术。由爱 迪生电气研究所代表美国投资者所拥有的电力公司 而发出的声明总结了这种情况：“许多公共政策和 法规必须加以更新，以鼓励作出储能部署。现行政 策是在开发新的储能形式之前制定的，这些旧政策 不承认储能系统的灵活性，也不允许它们之间存在 一个公平的竞争环境。” 60 对于一个可能需要作出变 更的监管结构来说，其需要将储能定义为发电、负 荷、输电或配电基础设施，以便优化对于这种“唯 一灵活的资源”的使用。 61 对于监管机构和系统运营商来说，滞后政策并不新 鲜。如前所述，许多政策都正在更新辅助服务市场 规则，以支持储能部署。电池储能系统增强电网灵 活性和可靠性的能力得到了充分的证明，这也许就 是监管机构倾向于首先关注批发市场的原因。同时 需要更新的还有零售规则，并以此引起住宅和C&I 消费者对储能系统的兴趣。迄今为止，在这一领域 的讨论主要是关于针对智能电表实施的阶梯式或结 构化分时费率。不实施阶梯式费率，电池储能就 失去了它最吸引人的特性之一：即在价格便宜的时 候储存电能来促进利率套利，然后在价格昂贵时售 出。虽然分时费率还未成为全球潮流，但随着智能 电表在许多国家首推完成，这种情况可能会迅速改 变。例如，英国的政策制定者已经制定了一些基本 分时电价，基于七到十个非高峰时间进行设计，且 主要是在夜间。 62 随着2020年全国范围内智能电表 的全面推出，这些电价政策会愈加完善，并在未来 得到更广泛的使用。 63 11 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 障碍4 ： 储能的不完全定义 储能的应用过程中有一个挥之不去的障碍，即对电 池储能解决方案的各种应用、如何分配价值、如何 补偿供应商并不完全了解。换句话说，储能正面临 身份危机，所以世界各地的利益相关者和政策制定 者都在努力研究如何定义速效电池储能。显然，这 并不容易。例如，落基山研究所（ RMI）仅仅是针 对三个客户细分的储能就识别出了13种价值流—然 而这还只是众多客户细分中的一种（见图2 ）。 能源套利 旋转/非旋转 备用 调频 电压支持 黑启动 资源充裕度 输电阻塞缓解输电递延 配电递延 服务盲区 服务盲区 分时电费 管理 减少需量 电费 增加的PV 自耗 备用电源 图 2. 储能价值流 输电 配电 电表后端 来源：落基山研究所， Mandel and Morris “电池储能的经济性” 顾客服务 集中 分配 I S O / R T O 服务 公共事业服务 12 在全球范围内，电池储能最常见的用途是频率调节，其 次是备用容量、电费管理和能源时间迁移（见图3）。 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 图3. 全球电池储能容量主要用途分布 来源：2017年10月，国际可再生能源机构（IRENA）发布，电力源储能和可再生能：截至2030年的成本和市场。第33页， http://www.climateactionprogramme.org/images/uploads/documents/IRENA_Electricity_Storage_Costs_2017.pdf 调频 可再生能源时移 供电备用容量 黑启动 电费管理 电能时间迁移 供电容量 输电服务 复原力 现场可再生能源发电转换 并网商业 可再生能源的电费管理 储能爬坡 可再生能源能力固定化 需电响应 微电网容量 太阳能配电升级 固定输电 其他 49.7% 9.4% 8.4% 7.9% 3.7% 2.6% 2.1% 2.1% 1.6% 1.0% 0.5% 5.8% 13 虽然利益相关者可能无法在对储能的定义上达成共 识，但他们似乎一致同意，储能市场的增长归根结 底是为了确保供应商倾力提供的全部服务都能得到 补偿，也就是所谓的“价值堆叠”。 Brittle集团最 近的一份报告引用了有关价值堆叠的几个障碍， 它指出供应商或许可以通过同时提供多个服务来 得到补偿。 64 尽管报告集中于加利福尼亚市场，但 作者断言，这些障碍与美国和全球其他地区广泛相 关。 65 这些障碍包括与参与批发市场的汇总需求有 关的过时政策、限制面向电网的能源净出口、以及 当多方出于不同目的使用同一电池，且需要进行优 先调度控制时，需要明确哪个实体具有调度该电池 的优先权。 66 同时也是加利福尼亚州首先批准了有 关于电池储能系统产生多个收益源、输配电跨越使 用和发电的规则。 67 随着监管当局努力应对电池储能的多样性和灵活 性，一些监管机构选择为在其管辖范围内的公共事 业公司设定强制性或自愿性储能目标，以购买一定 数量的储能设备，以确保电网的可靠性。在美国， 加利福尼亚州是首批采用此方法的州之一， 2013 年，加州强制其州内由三大投资者所有的公共事 业公司在2020年前采购1325兆瓦（ MW）的储电 量。 68 当该公司朝着这一目标前进时，加利福尼亚 州却在2016年9月提高了此目标，它指示该公共事 业公司另外再采购500MW储电量用于电表后端和/ 或配电连接。 69 除了加利福尼亚州，马萨诸塞州、 俄勒冈州，甚至最近纽约也设立了类似的储能目 标。 70 内华达州效仿加州的做法。 71 而马里兰州则 采取了略微不同的做法，它与2018年2月启动了一 项储能税收抵免计划。 72 许多其他州正在考虑或已 经实施了储能激励措施，还有一些州的公用事业委 员会要求公共事业公司将储能纳入其资源整合计划 中。 73 加州在实施储能系统和其他分布式能源方面处 于领先地位， 2013年，加州通过了美国的首项能 源存储指令。 74 加州最著名的早期储能部署之一 发生在2015年底，当时阿里索峡谷天然气储气 库发生灾难性泄漏，此事危及了南加州关键发电 厂的天然气供应。作为对此次泄露事件的回应， 加州监管机构对储能进行紧急招标，仅仅六个月 内，就共有三个储能提供商提交了共计70MW的 电网规模的锂离子电池项目。 75 这一努力有助于 监管机构、系统运营商和公共事业公司建立信 心，让他们相信电池和储能解决方案供应商能够 快速、高效地支撑起电网基础设施。加州系统独 立运营商（ CAISO）最近提出了一项计划，为“负 载转移”提供储能资源，从电网吸收多余的能 量，以备不时之需。 76 加州公共事业委员会也在考 虑一项由加州一家大型投资者所有的公共事业 公司所提出的计划，即以储能取代三座关键的天 然气调峰电厂。 77 尽管加州是少数几个储能市场 之一，但随着电池储能解决方案供应商凭借越来 越多的机会证明电池储能的成本效益、灵活性和 响应能力，这种情况也在迅速地改变。事实 上， GTM/Wood Mackenzie最近的一项分析表 明，就目前储存至2025年的电池储能数量来看， 几乎不需要建造天然气调峰电厂。 78 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 14 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 在没有具体目标或指令的领域中，由于对储能的模 糊认知以及不了解如何得到补偿，这就使得公共事 业公司在进行储能部署方面仍然停留在“演示”模 式。 79 受监管的公用事业公司可能会尝试此解决方 案以满足眼下迫切的需求，或者向监管机构表明， 他们正在探索电池储能解决方案。但是，如果他们 不确定投资回报，或者无法获得公共事业委员会的 明确批准以收回投资成本，他们实则并不准备冒此 风险在此类大型储能项目上下赌注。尽管所下达的 指令富有争议，但还是一些利益相关者认为，此类 指令对于开启储能市场来说至关重要，公用事业公 司和供应商应借此机会学习经验，而不仅仅是原地 等待能源政策进行整体改革，然后错失机遇之窗。 储能供应商关注的焦点 随着赞成收入叠加的呼声越来越大，监管机构一般 都倾向于更好地定义储能，向新参与者开放市场， 并最终针对多个价值流提供补偿。然而，重新设计 零售和电力批发市场可能需要数年时间，这使得储 能供应商不得不寻找能在此期间获得增值和发展的 方式。 一些储能供应商正在寻找输配电递延的方法，比如 亚利桑那州公共服务公司和AES储能公司（现在的 Fluence）最近提出的8MWh电池组方案。 80 据预 计只需12至15个月进行规划和实施，该系统将部 署在凤凰城东北部的一个社区里，作为构建一条长 20英里的输电线路的一种快速且经济有效的替代方 案。 81 其他储能供应商则正专注于诸如数据中心这 样的利基、高增长领域，另有一部分供应商则看到 了将储能作为微电网一部分的可能。气候变化和来 自相比较而言更加严重的风暴的影响导致了对后者 的紧迫诉求，储能公司在对遭受飓风蹂躏的加勒比 岛的电力基础设施进行重建和升级方面发挥了重要 的作用，这两个方面都是为了在短期内提供紧急电 力，以及从长远来看提供更强大的系统复原力。 Kenneth Wilsey摄 15 Terna是负责管理意大利输电网络的组织之 一，它率先意识到了电池储能可以延缓输电升 级的潜力。在对传统基础设施投资进行评估 后， Terna选择了日本硫电池技术提供商日本碍 子的电池储能系统，以缓解意大利国内南北输 电线路的拥堵情况，并减少南部风力发电的削 减。 82 该系统于2015年投入运行，每天储存 245MWh的可再生能源，并持续储存该能源直 至输电容量可用，并将其输送至更北部的城 市。 83 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 数字技术的进步刺激产生新商业模式 但是，解决方案提供商之间最引人注目的发展可 能是新商业模式的出现，这些新业务模式聚合了用 户现场储能，为公用事业公司，电网运营商和电力 用户（住宅和/或C&I）提供一系列服务。以人工智 能，区块链和预测分析为基础的集合可为公用事业 公司和开发商提供更大的灵活性，并为住宅和C&I 用户提供更多选择。电池集合体的兴起正在向我们 袭来，这种部署和整合电池储能的方法，即便没有 广泛地进入能源批发市场，也能够证明其本身是经 济可行的，因为通过这种方法，可以直接将服务卖 给终端用户或现有的公用事业公司。 总部位于美国的Stem等公司正专注于储能服务，将 其作为对电表后端C&I段、公共事业公司以及电网 运营商所提供的一种服务。 Stem通过一个人工智能 平台，在其接到通知后立即调度并重新配置电池网 络，以此向其C&I用户提供了便利和灵活的切换方 式。如此一来，用户则可以更好地管理他们的能源 决策，避免需量电费—而所有这些决策均不存在人 工干预，比如关闭暖气、通风、空调系统、灯等操 作都是智能的。另一方面， Stem为公用事业公司和 电网运营商提供了从系统中吸收或释放能量以平衡 电网以及弥补容量不足的能力。 16 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 在其他地方，创业公司则正在把重点放在住宅用储 能的电表后端系统，但这也适用于同一概念：即集 成一组电池或太阳能+储能系统，以此向电网提供 服务或参与能源交易。欧洲的几个参与者目前正在 探索不同类型的集成模式，并可能让住宅储能变得 更加可行。在英国，当地的参与者Moixa提出了一 个“共享电网”计划，通过资格审查的电池储能客 户可以注册并获得现金，据此计划，该公司能够智 能地管理他们的电池，以助其平衡电网。正如该公 司的网站所解释的那样，共享电网“每一个Moixa 电池都内置有智能大脑用以组合每个用户所储存的 能源（或备用容量）”。参与者通常通过固定年费 或收入总额的一部分获得奖励。” 84 由于每个电动汽车都包含一个电池，而且都可能会 与其他电池集合以提供电网服务，电池集成的潜力 与不断扩大的电动汽车市场相互交织，因此其发展 潜力巨大。主要服务于德国和荷兰的欧洲输电系统 运营商TenneT正在探索将电动车灵活的容量整合 到电网中的方法。在荷兰的一个试点项目中，可再 生能源公司Vandebron将与拥有电动汽车的客户合 作，通过客户提供的汽车电池容量帮助TenneT平衡 电网。 85 这一努力被认为是开创性的，因为它新颖 地使用了区块链技术来创建一个具有高度响应能力 的、获许可的网络。该区块链通常与直接交易平台 相关联，并通常用作虚拟分类账。 17 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 夏威夷电力事业公司（ HECO），与Stem一道， 通过对瓦胡岛一座1MW整合虚拟电厂进行试 验，在商业和工业太阳能+储能市场取得了进 展。 89 该项目为29个商业用户提供智能储能服 务，帮助他们降低需电费用，更好地整合及利用 现场发电。 90 与此同时，虚拟电厂允许HECO利 用收集的电池帮助稳定电网并满足峰值用电需 求。 91 它记录了一份不断增加的交易清单，这些交易清单 通常会使用加密技术同时进行链接与实施保护。 86 在这种情况下，区块链会跟踪每一辆汽车电池的 可用性，并记录其响应电网运营商信号的行为和反 应。这使得电池每一次只需要几秒钟的时间，就能 在不影响用户为其汽车充电的能力的情况下，对电 网的变化作出精确的响应。 87 TenneT同时还与德国 住宅用电池储能供应商Sonnen集团合作，对一个类 似的住宅用太阳能电池区块链网络进行试验。 88 数字技术的进步也为电力消费者直接参与能源部门 打开了大门。有几家公司正在尝试使用支持区块链 对等网络（ P2P）交易平台，为房主或企业之间直 接共享储能和/或自发电力提供了便利。参加纽约、 澳大利亚、德国和孟加拉国等地试点项目的家庭现 在可以通过区块链平台和微电网管理系统（大多有 存储组件）进行少量的绿色电力交易。 92这些技 术的发展共同指出了能源“云”环境出现的潜在可 能，在这种环境中，无需担心有中间商，所有用户 可以按需获取共享的能源并进行交易。 18 超速发展 ： 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 总结 仅仅几年前，以集成电池提供电网服务或促进对等 网络电力交易的概念似乎就像是科幻小说一样。人 工智能、预测分析和区块链等相邻数字技术的飞 跃正在成倍地扩展电池储能部署的用途、增加其效 益。这些相辅相成的机制—不仅仅改善了电池性能 和成本—也是该部门如此活跃的原因。 此外，虽然“储能”和“可再生能源”经常出现在 同一句话中，但储能不仅仅是将间歇性风力和太阳 能输出结合起来：电池储能解决方案可以进行快速 部署，精确定位，它可以提高整个电网的效率和复 原力，而无论发电源是什么。这使得储能这一概念 更加引人入胜。 也正是由于这些原因，电池储能才能超速席卷世界 各地。此外，不仅电池价格正在下降，储能市场的 发展速度也超出了预期（见图4 ）。对于正在建立 其能源系统的国家，储能解决方案已经成为国家能 源政策的焦点，而在能源部门较为成熟的国家，在 增加电网灵活性和稳定性方面，储能解决方案正在 发光发亮。我们诚挚地邀请您探索本文中特定国家 的数据和用例，以更多地了解作为全球现象的电池 储