儲能系統(tǒng)被一些行業(yè)人士描述為電力行業(yè)的“瑞士軍刀”。也有人將其稱之為智能電網(wǎng)的“殺手級”應(yīng)用。無論儲能被稱作什么，已證明是一種具有多方面應(yīng)用價(jià)值的能源技術(shù)。

洛杉磯港日前正在安裝一個(gè)ABB公司提供的飛輪儲能系統(tǒng)，將組建一個(gè)新型微電網(wǎng)。而在英格蘭北部曼徹斯特，世界上第一個(gè)電網(wǎng)規(guī)模為5MW/15MWh的液態(tài)空氣儲能（LAES）項(xiàng)目已經(jīng)完成部署。此外，通用電氣公司還開發(fā)了一個(gè)具有“黑啟動”功能的電網(wǎng)規(guī)模抽水蓄能系統(tǒng)。南加州愛迪生公司與Fluence公司合作，正在安裝世界上最大的鋰離子電池儲能系統(tǒng)之一，以提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和環(huán)保目標(biāo)。

業(yè)界對儲能系統(tǒng)部署的不斷增長而感到興奮。現(xiàn)代的儲能系統(tǒng)是多功能的，可以提供從幾千瓦到幾兆瓦功率，并且可以在很短的時(shí)間內(nèi)提供這種能量。

當(dāng)與其他能源技術(shù)相結(jié)合時(shí)，儲能系統(tǒng)為電力系統(tǒng)增加了價(jià)值。具有儲能功能的分布式能源（DER）系統(tǒng)將電網(wǎng)可靠性擴(kuò)展到電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)用戶。與可再生能源發(fā)電相結(jié)合，儲能技術(shù)使可再生能源的電力調(diào)度成為可能。與電力需求管理系統(tǒng)一起使用時(shí)，可以轉(zhuǎn)移峰值負(fù)載。而且，當(dāng)與老舊的基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合使用時(shí)，儲能系統(tǒng)提高了性能，延長了電力設(shè)備的使用壽命。

2018年，儲能系統(tǒng)部署得到了更多的關(guān)注。NavigantResearch公司的一份研究報(bào)告指出了電網(wǎng)和輔助服務(wù)（ESGAS）市場中儲能系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢和挑戰(zhàn)。Navigant公司表示，“2018年，全球電網(wǎng)和輔助服務(wù)行業(yè)預(yù)計(jì)將部署1220.7MW新產(chǎn)能，到2027年將增至29300.5MW?！?br/>
與此同時(shí)，美國儲能協(xié)會（ESA）估計(jì)，僅在2018年，美國部署的儲能容量超過1200MWh。

面臨的挑戰(zhàn)

2018年全球電網(wǎng)和輔助服務(wù)（ESGAS）市場預(yù)測如何與美國儲能協(xié)會（ESA）的估算是否一致？其實(shí)沒有沖突，這只是一個(gè)術(shù)語問題。全球電網(wǎng)和輔助服務(wù)（ESGAS）提出的1220.7MW是功率或裝機(jī)容量，而美國儲能協(xié)會（ESA）提出的1200MWh是容量。當(dāng)這些術(shù)語可以互換使用時(shí)，人們很容易忽略這一區(qū)別，即使功率和容量是并不相同的兩個(gè)術(shù)語。

在討論儲能系統(tǒng)時(shí)，了解功率與容量之間的差異至關(guān)重要。用戶必須理解這兩個(gè)屬性如何組合以提供功率和容量，因?yàn)檫@些特性對于定義儲能設(shè)備的能力是至關(guān)重要的。

換句話說，如果燈泡需要100W的功率才能工作，則其額定功率為100W。如果它開啟一小時(shí)，將使用100Wh的電能來運(yùn)行。如果儲能用戶希望這個(gè)燈泡工作4小時(shí)，則儲能系統(tǒng)的容量為100W/400Wh。而這是美國聯(lián)邦和各州的法規(guī)、政策、指令、指南對于定義儲能系統(tǒng)的重要區(qū)別。

監(jiān)管部門的支持

在儲能轉(zhuǎn)型方面，很多人對2018年儲能部署的發(fā)展感到興奮。福布斯雜志發(fā)表的一篇文名為“2018年的能源革命：儲能”的文章很好地總結(jié)了這一點(diǎn)。

可能導(dǎo)致這一轉(zhuǎn)變的最大事件是全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)前所未有地支持這項(xiàng)技術(shù)。中國不僅在2017年發(fā)布了國家級儲能支持政策，而且還發(fā)布了區(qū)域政策，這對2018年的中國儲能市場產(chǎn)生了真正的影響。

當(dāng)美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（FERC）在2018年發(fā)布第841命令和第845命令時(shí)，也得到了強(qiáng)有力的支持。“這些規(guī)則旨在加強(qiáng)競爭，并提高美國批發(fā)電力市場的效率。它們將有助于支持大容量電力系統(tǒng)的彈性。”美國聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會（FERC）表示。

第841號命令消除了輸電網(wǎng)上采用儲能資源的障礙，并將儲能系統(tǒng)視為一種資源。第845號命令修訂了發(fā)電設(shè)施的定義，以納入儲能系統(tǒng)，同時(shí)允許對小于儲能設(shè)施總?cè)萘康陌l(fā)電設(shè)施進(jìn)行互連。

這兩個(gè)命令指示美國區(qū)域輸電組織和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營商開發(fā)模型，以解決儲能技術(shù)可以提供的所有服務(wù)。Black&Veatch公司的《2018年戰(zhàn)略方向：電力報(bào)告》指出：“觀察人士表示，新規(guī)定將為儲能公司開啟了市場大門，以便在批發(fā)電力市場中競爭。”

ABB公司發(fā)表的一篇論文預(yù)計(jì)，美國儲能部署容量在2018年超過2GWh，其他國家和地區(qū)將增加1.9GWh。Brattle集團(tuán)的一項(xiàng)研究還調(diào)查了2018年美國儲能市場的現(xiàn)狀和未來增長潛力。Brattle集團(tuán)表示，“該研究發(fā)現(xiàn)，如果儲能成本繼續(xù)下降，未來十年儲能裝機(jī)容量可能增長到50GW，監(jiān)管政策以最近發(fā)布的FERC第841號命令為基礎(chǔ)，消除了阻礙儲能資源所有者實(shí)現(xiàn)多個(gè)價(jià)值流的障礙?！?br/>
美國州級監(jiān)管機(jī)構(gòu)和政策制定者也發(fā)布了支持公用事業(yè)和開發(fā)商部署儲能技術(shù)的立法。馬里蘭州成為美國第一個(gè)向商業(yè)和住宅客戶提供儲能項(xiàng)目稅收抵免的州。

紐約公共服務(wù)委員會已經(jīng)批準(zhǔn)了為其清潔能源計(jì)劃提高儲能部署的舉措，馬薩諸塞州已經(jīng)授權(quán)在2020年前部署200MWh儲能容量。加州能源委員會估計(jì)，到2020年，將新建近75000套住宅，而在2020年，就將會增加裝機(jī)容量為222MW太陽能發(fā)電設(shè)施。

關(guān)鍵技術(shù)

由于所有這些監(jiān)管支持以及成本降低和技術(shù)改進(jìn)，儲能系統(tǒng)正在增加其在輸電系統(tǒng)中的存在。對于公用事業(yè)公司而言，儲能部署意味著運(yùn)營收入減少，提高可再生能源整合度，以及減少對化石燃料發(fā)電的依賴。對于電網(wǎng)運(yùn)營商而言，這意味著在供需之間實(shí)現(xiàn)更有效的平衡，避免系統(tǒng)升級，并提高可靠性。商業(yè)消費(fèi)者將會減少電費(fèi)，產(chǎn)生收入，并控制電力中斷。對于住宅用戶而言，它可以在電力中斷期間提供備用電源的安全性以及減少電費(fèi)的好處。

儲能技術(shù)的多樣性正在影響整個(gè)電力價(jià)值鏈。得到了ABB、Fluence、GE、NECEnergySolutions、NGK絕緣體有限公司、三菱電氣公司、S&C電氣公司、施耐德電氣公司、西門子公司以及特斯拉公司等生產(chǎn)制造商的支持。他們正在開發(fā)和提供各種儲能技術(shù)，如飛輪、超導(dǎo)技術(shù)、液流電池、超級電容器和其他設(shè)備。儲能供應(yīng)商還將儲能技術(shù)與已建立的智能電網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出更為復(fù)雜的儲能系統(tǒng)。

混合儲能技術(shù)應(yīng)用

儲能組合技術(shù)也稱為混合儲能系統(tǒng)（HESS）。也就是可以通過將兩種或多種儲能技術(shù)與復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制和監(jiān)視系統(tǒng)合并以形成單一儲能系統(tǒng)。混合儲能系統(tǒng)（HESS）利用了每種共享技術(shù)的優(yōu)勢。最有希望的方案是電池到發(fā)電設(shè)備、電池到電池、超級電容器到電池的部署和配置。

部署在南加州愛迪生系統(tǒng)上的這些方案之一將傳統(tǒng)的燃?xì)鉁u輪發(fā)電機(jī)與鋰離子電池儲能系統(tǒng)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件相結(jié)合，以組建一個(gè)混合式發(fā)電廠。通用電氣的儲能系統(tǒng)使燃?xì)廨啓C(jī)在待機(jī)模式下空轉(zhuǎn)而不使用任何燃料，并且高級軟件控制儲能系統(tǒng)當(dāng)作一種備用儲能資源。換句話說，當(dāng)它被要求響應(yīng)時(shí)，響應(yīng)速度更快，儲能系統(tǒng)的加速供電更容易，減少了碳排放。

另一種混合儲能系統(tǒng)（HESS）方案將釩液流電池與鋰離子電池相結(jié)合，利用了鋰離子電池的低成本、響應(yīng)快、能量密度高的優(yōu)點(diǎn)。儲能供應(yīng)商redT公司表示，其部署的一個(gè)180kW/900kWh釩氧化還原電池儲能系統(tǒng)和一個(gè)120kW/120kWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)，并于2018年11月在澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)克萊頓校區(qū)投入使用。

這份新聞稿指出，“液流電池儲能系統(tǒng)可以存儲80％能量，而鋰離子電池儲能可以滿足突發(fā)性的電力需求。這個(gè)應(yīng)用是全球第一種混合儲能應(yīng)用?！?br/>
幾年前，杜克能源公司在其電網(wǎng)上部署了電池和超級電容器的混合儲能系統(tǒng)（HESS）?；旌蟽δ芟到y(tǒng)（HESS）結(jié)合了高功率、快速響應(yīng)的超級電容器和高容量電池。容量為277kW/8kWh的超級電容器充電速度快，充電/放電壽命約為傳統(tǒng)鉛酸電池的10倍?？偠灾旌蟽δ芟到y(tǒng)（HESS）為杜克能源公司的一個(gè)裝機(jī)容量為1.2MW太陽能發(fā)電設(shè)施提供峰值需求響應(yīng)、負(fù)載轉(zhuǎn)移和支持。而將混合儲能系統(tǒng)（HESS）與風(fēng)能和太陽能發(fā)電設(shè)施整合在一起，引起了業(yè)界極大興趣。

未來發(fā)展

根據(jù)報(bào)道，PacifiCorp公司對其22家燃煤發(fā)電廠進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中13家煤礦的運(yùn)營成本高昂。環(huán)保組織塞拉俱樂部補(bǔ)充說，可以采用風(fēng)力發(fā)電設(shè)施取代22座煤電廠中的20座將會更便宜。但Xcel能源公司提出了一項(xiàng)電力建議請求，要求能源開發(fā)商在2017年對新能源進(jìn)行投標(biāo)。其結(jié)果震驚了許多人。Xcel公司收到了238個(gè)獨(dú)立項(xiàng)目的430個(gè)投標(biāo)書。在塵埃落定后，其中350個(gè)投標(biāo)書中，將包括100GW可再生能源項(xiàng)目，其中134個(gè)是太陽能項(xiàng)目。為了使競標(biāo)成功，許多競標(biāo)者的投標(biāo)將儲能系統(tǒng)納入其中，使其成為一個(gè)混合儲能系統(tǒng)（HESS）計(jì)劃。

根據(jù)CarbonTrackerInitiative網(wǎng)站的報(bào)道，XcelEnergy公司競標(biāo)讓人們關(guān)注的是，招標(biāo)書中將儲能設(shè)備納入在內(nèi)，并且儲能部署的價(jià)格也很便宜。該網(wǎng)站稱，“風(fēng)能+儲能項(xiàng)目的中位數(shù)投標(biāo)價(jià)為21美元/兆瓦時(shí)，太陽能+儲能項(xiàng)目的中位數(shù)投標(biāo)價(jià)為36美元/兆瓦時(shí)。”

該網(wǎng)站還指出，“風(fēng)能+儲能項(xiàng)目的中位數(shù)投標(biāo)價(jià)格似乎低于目前科羅拉多州所有燃煤電廠的運(yùn)營成本，而太陽能+儲能項(xiàng)目的中位數(shù)投標(biāo)價(jià)格可能低至煤炭發(fā)電價(jià)格的74%?！?br/>
Xcel公司的投標(biāo)是美國儲能應(yīng)用的一個(gè)重要里程碑。通用電氣資本公司的一份報(bào)告指出：“其最大的影響來自亞利桑那州和科羅拉多州，這兩個(gè)州都見證了太陽能+儲能項(xiàng)目在為電網(wǎng)提供新電力的拍賣中擊敗了天然氣發(fā)電廠?！?br/>
通用電氣資本公司還表示，“科羅拉多州1月的拍賣在美國引起反響，此前幾家開發(fā)商以低于該州新天然氣項(xiàng)目發(fā)電成本的價(jià)格部署了包括可再生能源和儲能在內(nèi)的項(xiàng)目。同樣的事情也發(fā)生在亞利桑那州，當(dāng)時(shí)部署一個(gè)太陽能+儲能項(xiàng)目取代了一個(gè)天然氣發(fā)電項(xiàng)目，在峰值期間提供電力。其招標(biāo)活動非常成功，以至于亞利桑那州公司委員會對新建的大型天然氣廠的新建計(jì)劃暫停了9個(gè)月時(shí)間?！?br/>
開發(fā)長時(shí)儲能系統(tǒng)

這些結(jié)果顯示了儲能系統(tǒng)如何進(jìn)入智能電網(wǎng)的各個(gè)方面。美國能源部（DOE）最近宣布了一項(xiàng)新計(jì)劃，將提供高達(dá)3000萬美元資助，為其ARPA-E研究計(jì)劃提供資金。

美國能源部（DOE）希望ARPA-E組建的持續(xù)增加電力儲能(DAYS)的團(tuán)隊(duì)來開發(fā)儲能技術(shù)，提供持續(xù)時(shí)間從10小時(shí)到大約100小時(shí)的長時(shí)儲能系統(tǒng)。美國能源部表示，“儲能系統(tǒng)將在未來具有彈性的電網(wǎng)中發(fā)揮越來越重要的作用?！?br/>
這個(gè)想法是：持續(xù)增加電力儲能(DAYS)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將開發(fā)具有延長放電時(shí)間的儲能系統(tǒng)，這將鼓勵(lì)新應(yīng)用的開發(fā)。這些應(yīng)用為電網(wǎng)提供了更可靠和更經(jīng)濟(jì)的電力，甚至鼓勵(lì)可再生能源的更大規(guī)模的整合。

2018年9月，美國能源部宣布選擇10個(gè)持續(xù)增加電力儲能(DAYS)項(xiàng)目項(xiàng)目，從液流電池到熱儲能、電池儲能以及抽水蓄能。

下一步發(fā)展

當(dāng)考慮到儲能技術(shù)的所有進(jìn)步、改進(jìn)和發(fā)展時(shí)，很容易看出其支持者為什么采用了“瑞士軍刀”這個(gè)類比。在監(jiān)管機(jī)構(gòu)和政策制定者的支持下，儲能技術(shù)正在幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。

儲能系統(tǒng)正在整合到風(fēng)能和太陽能設(shè)施中，以提高電力供應(yīng)的質(zhì)量。當(dāng)儲能系統(tǒng)包含在配電能源管理系統(tǒng)中時(shí)，它在提高電網(wǎng)的靈活性和彈性方面發(fā)揮著重要作用。此外，儲能技術(shù)已被認(rèn)為是下一代電網(wǎng)所需的一種強(qiáng)大的負(fù)荷均衡技術(shù)。

由于其廣泛的應(yīng)用和服務(wù)，業(yè)界人士將儲能系統(tǒng)稱為智能電網(wǎng)的“殺手級”應(yīng)用。行業(yè)支持正在為儲能應(yīng)用創(chuàng)造新的收入來源，儲能系統(tǒng)隨時(shí)可用，并且不斷改進(jìn)。雖然2018年在儲能市場發(fā)展迅速，但2019年正顯示出更好發(fā)展跡象。