國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)的技術(shù)專家Emanuele Taibi、Carlos Fernández 和 Aakarshan Vaid 指出,由于缺乏認(rèn)可和激勵(lì)公用事業(yè)規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)真正價(jià)值的市場,儲(chǔ)能部署進(jìn)展受到一些阻礙。人們不應(yīng)該只考慮為儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)電力所帶來的好處,還需要考慮儲(chǔ)能系統(tǒng)為穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)營(頻率響應(yīng)、靈活性)帶來的好處。他們?cè)谝环菅芯繄?bào)告中描述了歐洲為創(chuàng)造新市場而采取的政策舉措,以及來自英國和澳大利亞的案例研究。最后提出了兩項(xiàng)全球倡議:世界銀行提出的儲(chǔ)能伙伴關(guān)系和國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)提出的電池儲(chǔ)能估值框架。
報(bào)告指出,當(dāng)前電力部門的轉(zhuǎn)型需要更加靈活的能源系統(tǒng),以確保容納更多的可再生能源電力能夠可靠且經(jīng)濟(jì)高效地運(yùn)行。太陽能發(fā)電設(shè)施和風(fēng)力發(fā)電設(shè)等大量可變的可再生能源電力整合帶來了許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面挑戰(zhàn),需要監(jiān)管機(jī)構(gòu)、電力系統(tǒng)運(yùn)營商、公用事業(yè)公司和政策制定者規(guī)劃、管理和運(yùn)營電力系統(tǒng)的方式進(jìn)行各種改變。
在這種情況下,電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成為是當(dāng)今解決隨著可再生能源電力滲透率不斷提高而帶來挑戰(zhàn)的重要解決方案。這主要是因?yàn)椋捎谄洫?dú)特的快速存儲(chǔ)和釋放電力能力,電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成為一種非常適合提供一系列支持太陽能和風(fēng)能集成服務(wù)的技術(shù)。
創(chuàng)新:車輛到電網(wǎng)(V2G)和智能充電
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在可再生能源使用的關(guān)鍵部分實(shí)現(xiàn)快速脫碳。在交通領(lǐng)域,電動(dòng)汽車 (EV) 中電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的可行性正在迅速提高。在全球許多國家,可再生能源成本的降低使其電力成為交通運(yùn)輸部門有吸引力的低成本燃料。
例如比利時(shí)、荷蘭、盧森堡、法國和德國歐洲這五個(gè)國家目前約有73萬輛電動(dòng)汽車在運(yùn)營,占全球電動(dòng)汽車總量的 12%。在電力需求峰值時(shí)期,電動(dòng)汽車電池存儲(chǔ)的電力可以反饋到電網(wǎng)并提供多種服務(wù)。這也稱為車輛到電網(wǎng)技術(shù) (V2G)。這種技術(shù)可將配電網(wǎng)投資減少40%至90%。
電池成本降低:到2030年將降到61美元/kWh
在各種不同的儲(chǔ)能技術(shù)中,抽水蓄能技術(shù)在歷史上一直是而且現(xiàn)在也是儲(chǔ)能容量最大的儲(chǔ)能系統(tǒng)。但電池是當(dāng)今在性能和成本降低方面進(jìn)展最快的儲(chǔ)能技術(shù)。這使得多種服務(wù)能夠通過存儲(chǔ)而不是發(fā)電提供:可以更快、更有效地在需要服務(wù)的位置提供電力服務(wù)。此外,彭博新能源財(cái)經(jīng)公司(BNEF)估計(jì),鋰離子電池的成本將從2019年的156美元/kWh降至2030年的61美元/kWh。在這種情況下,與太陽能發(fā)電設(shè)施共址部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)基本上消除了對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的應(yīng)急電力需求。而對(duì)于并網(wǎng)應(yīng)用,公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以緩解輸電阻塞,同時(shí)提供頻率控制服務(wù)。
提高電網(wǎng)穩(wěn)定性
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地為系統(tǒng)運(yùn)營商提供多種電網(wǎng)服務(wù),包括頻率響應(yīng)、調(diào)節(jié)儲(chǔ)備和頻率控制。
此外,當(dāng)與可再生能源發(fā)電設(shè)施配套部署時(shí),電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以為離網(wǎng)社區(qū)和孤立電網(wǎng)提供清潔、可靠和具有成本效益的電力。公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以提供關(guān)鍵服務(wù),例如黑啟動(dòng)服務(wù)和頻率調(diào)節(jié),這些對(duì)于融合可再生能源份額更高的電力系統(tǒng)的運(yùn)行至關(guān)重要。
市場設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵障礙,但正在發(fā)生改變
盡管電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù),但當(dāng)前的市場設(shè)計(jì)往往是儲(chǔ)能部署的障礙,從而影響項(xiàng)目可行性并最終影響儲(chǔ)能部署。電力市場通常仍然是為發(fā)電量身定制的,而電池儲(chǔ)能系統(tǒng)既是發(fā)電設(shè)施又是靈活的負(fù)載。因此需要調(diào)整市場規(guī)則,以允許儲(chǔ)能項(xiàng)目將其提供的不同系統(tǒng)收益實(shí)現(xiàn)貨幣化。
隨著各國重新考慮其電力市場發(fā)展,并采用允許將儲(chǔ)能系統(tǒng)的收益轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目收入的新法規(guī),世界各地的電池儲(chǔ)能部署正在迅速增加。歐洲理事會(huì)于2019年5月批準(zhǔn)了一項(xiàng)關(guān)于內(nèi)部電力市場通用規(guī)則的電力指令。該指令由歐盟委員會(huì)作為清潔能源一攬子計(jì)劃的一部分提出,承認(rèn)儲(chǔ)能系統(tǒng)作為轉(zhuǎn)型中的關(guān)鍵參與者之一,并敦促歐盟成員國解決儲(chǔ)能部署的主要障礙。
該指令與歐盟成員國到2030年實(shí)現(xiàn)32%的可再生能源目標(biāo)一起納入各國法規(guī),該指令要求提高電力系統(tǒng)靈活性,其中電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)鍵選擇。出于這個(gè)原因,德國在2019年部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量增加了41%,達(dá)到1.1GW,分別部署了453MW公用事業(yè)規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和680MW住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
歐洲有幾個(gè)電網(wǎng)規(guī)模電池儲(chǔ)能項(xiàng)目正在部署中,并且?guī)缀趺恐芏紩?huì)公布部署新項(xiàng)目計(jì)劃。例如道達(dá)爾公司日前宣布,他們將部署法國一個(gè)規(guī)模最大的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目,其規(guī)模為25MW/25MWh。NEC公司也在日前宣布在荷蘭建設(shè)一個(gè)12MW電池儲(chǔ)能項(xiàng)目,該項(xiàng)目將為電網(wǎng)提供多種服務(wù)。
促進(jìn)儲(chǔ)能部署:英國的案例研究
英國在對(duì)于能源技術(shù)招標(biāo)中發(fā)現(xiàn),電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成為主要儲(chǔ)能技術(shù)。例如,英國的電力系統(tǒng)運(yùn)營商N(yùn)ational Grid公司開發(fā)了增強(qiáng)型頻率響應(yīng)(EFR)電網(wǎng)服務(wù)。增強(qiáng)型頻率響應(yīng)(EFR)電網(wǎng)產(chǎn)品被定義為一種動(dòng)態(tài)服務(wù),其有功功率隨系統(tǒng)頻率的變化而相應(yīng)變化,該服務(wù)專為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)開發(fā),一旦頻率超過閾值,可以在一秒或更短的時(shí)間內(nèi)提供頻率響應(yīng)服務(wù)。
為了在英國提供增強(qiáng)型頻率響應(yīng)(EFR)服務(wù),National Grid公司于2016年8月啟動(dòng)了200MW儲(chǔ)能系統(tǒng)拍賣活動(dòng)。共收到64個(gè)投標(biāo)書,其中61個(gè)是電池儲(chǔ)能項(xiàng)目,2個(gè)為需求響應(yīng)項(xiàng)目,1個(gè)為熱能發(fā)電項(xiàng)目。在這些不同的投標(biāo)書中,National Grid公司選擇了8個(gè)電池儲(chǔ)能項(xiàng)目,其增強(qiáng)型頻率響應(yīng)(EFR)服務(wù)平均價(jià)格為9.44英鎊/MWh??偣泊_保了大約201MW的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)提供長達(dá)4年服務(wù)。
還有兩個(gè)例子是授予英國投資商LowCarbon公司的Glassenbury(40MW/28MWh)和Cleator(10MW/7MWh)儲(chǔ)能項(xiàng)目。目前英國四分之一的強(qiáng)型頻率響應(yīng)(EFR)容量由這兩個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目提供,這兩個(gè)項(xiàng)目為穩(wěn)定電網(wǎng)頻率做出了重大貢獻(xiàn)。
多重收入是儲(chǔ)能項(xiàng)目可行性的關(guān)鍵:南澳大利亞州案例研究
電池成本的降低開啟了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)越來越多的具有成本效益的應(yīng)用、用例和商業(yè)模式。一個(gè)例子是特斯拉公司為在南澳大利亞運(yùn)營的一個(gè)裝機(jī)容量為309MW風(fēng)力發(fā)電場安裝的100MW/129MWh霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。成為當(dāng)時(shí)全球規(guī)模最大的鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng),該儲(chǔ)能系統(tǒng)主要提供頻率控制和短期網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)。
該電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由特斯拉公司部署,自從2017年12月投入運(yùn)營,總投資為9000萬澳元,提供了包括能源套利和應(yīng)急頻率控制輔助服務(wù)(FCAS)在內(nèi)的眾多服務(wù)。2018年,霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)生了約2900萬澳元的收入,超出了很多人的預(yù)期。其收入包括來自南澳大利亞政府的420萬澳元的固定收入(10年),以及來自能源套利和應(yīng)急頻率控制輔助服務(wù)(FCAS)的約2500萬澳元,表明儲(chǔ)能項(xiàng)目可行性的關(guān)鍵是通過提供多種服務(wù)來增加收入。
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霍恩斯代爾電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在2018的年收入
國際合作的作用:儲(chǔ)能伙伴關(guān)系(ESP) 2019年5月,儲(chǔ)能伙伴關(guān)系(ESP)由世界銀行集團(tuán)與包括國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)在內(nèi)的29個(gè)機(jī)構(gòu)和組織建立,建立了新的國際伙伴關(guān)系以幫助擴(kuò)大儲(chǔ)能部署,并將新技術(shù)引入發(fā)展中國家的電力系統(tǒng)。這些組織將共同努力幫助加快部署適合發(fā)展中國家需求的儲(chǔ)能解決方案。
IRENA電力存儲(chǔ)估值框架(ESVF)
國際可再生能源機(jī)構(gòu)(IRENA)日前發(fā)布了其電池儲(chǔ)能系統(tǒng)估值框架(ESVF)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)估值框架(ESVF)旨在指導(dǎo)制定有效的儲(chǔ)能政策,以整合可再生能源發(fā)電設(shè)施。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)估值框架(ESVF)及其建模方法描述了如何評(píng)估電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)的價(jià)值以及如何成功部署創(chuàng)造條件。該框架分為三個(gè)部分:一個(gè)面向政策制定者和監(jiān)管者,另一部分介紹執(zhí)行儲(chǔ)能系統(tǒng)估值的建模方法,最后一部分研究現(xiàn)有儲(chǔ)能項(xiàng)目中的用例。