2018 全球电池储能市场面临的挑战与机遇 德勤

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/k ） 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。 ,000 00 42 99 40 50 73 09 00 00 00 00 ,000 ,200 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 20174 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 。 105 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 。 6311 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 ISO/RTO 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