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如今，電池儲能系統(tǒng)的部署正在加快步伐，但在能源監(jiān)管政策和融資解決方案對其適應(yīng)之前，儲能系統(tǒng)可能很難充分發(fā)揮其潛力。
傳統(tǒng)上，電池儲能系統(tǒng)被視為發(fā)電組合的一種補(bǔ)充，為可再生能源發(fā)電的間歇性問題提供解決方案，并避免可能成本高昂的電網(wǎng)升級或改造。盡管其技術(shù)已經(jīng)相對成熟并得到更多的部署，但需要更多的改進(jìn)帶來新的機(jī)遇。
當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)
電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及整個電力市場一直在努力解決如何在發(fā)電和供電或作為輸電/配電網(wǎng)絡(luò)的一部分對電池儲能系統(tǒng)進(jìn)行分類的最佳方法。在大多數(shù)國家和地區(qū)，電池儲能系統(tǒng)被視為一種在發(fā)電中斷（例如風(fēng)力不足停止發(fā)電）或供電中斷時(shí)采用的一種發(fā)電形式，是一種彌補(bǔ)電力中斷間隙的備用選項(xiàng)。
如果了解一下政府部門對可再生能源的傳統(tǒng)支持，電池儲能系統(tǒng)并沒有獲得上網(wǎng)電價(jià)（FiT）這樣的激勵措施。這部分是由于與其可再生能源發(fā)電以及儲能技術(shù)相關(guān)的成本相對較高。傳統(tǒng)的上網(wǎng)電價(jià)（FiT）模型也無法為穩(wěn)定電網(wǎng)服務(wù)或?yàn)殡娋W(wǎng)提供集成和響應(yīng)效率服務(wù)的電池儲能系統(tǒng)提供激勵。
迄今為止，電池儲能系統(tǒng)一直難以吸引傳統(tǒng)的項(xiàng)目融資提供商的投資，主要原因是未能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的收入來源。
改進(jìn)技術(shù)，降低價(jià)格，增加部署
而能源行業(yè)其他方面的研發(fā)和市場發(fā)展也顯著促進(jìn)了電池儲能技術(shù)的市場和技術(shù)的發(fā)展，提高了效率，有效地降低了成本。
例如，美國能源和電動汽車廠商特斯拉公司利用其在生產(chǎn)電動汽車電池產(chǎn)品的豐富經(jīng)驗(yàn)，提供了家用電池儲能產(chǎn)品Powerwall系統(tǒng)。而其他非傳統(tǒng)行業(yè)增加部署也是行業(yè)一個特點(diǎn)：瑞典家具零售商宜家公司提供價(jià)格相對低廉的的家用電池儲能產(chǎn)品，通常與太陽能發(fā)電設(shè)施配套使用。
近年來，電池價(jià)格大幅下降。其中部分原因是一些電動車輛生產(chǎn)商實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)。行業(yè)專家預(yù)測，到2020年鋰離子電池的成本約為每千瓦時(shí)100美元，遠(yuǎn)低于20世紀(jì)90年代初的10,000美元。
圖1 預(yù)計(jì)到2020年，鋰離子電池每千瓦時(shí)的成本為100美元
目前全球安裝的年均電池容量為131GWh，彭博社預(yù)計(jì)，到2021年，電池制造能力將增長至每年400GWh，到2050年，新增電池產(chǎn)能1291 GWh。一些評論員表示，印度可能將成為一個重要的生產(chǎn)制造中心。
圖2 2014-2023年全球電池儲能系統(tǒng)容量
發(fā)展機(jī)會
如今，電池儲能系統(tǒng)不再認(rèn)為只是發(fā)電設(shè)施的一種附加組件。而隨著技術(shù)進(jìn)步，意味著電池儲能系統(tǒng)有機(jī)會重新考慮其分類作為發(fā)電產(chǎn)品，預(yù)示著電池儲能系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展的新時(shí)代。
然而目前面臨的一個問題是，試圖將顛覆性技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)分類可能會阻礙投資，此外一些不適當(dāng)或無益的經(jīng)濟(jì)信號對其進(jìn)一步的創(chuàng)新和發(fā)展造成障礙。
容量市場
電池儲能系統(tǒng)并不適用于上網(wǎng)電價(jià)（FiT）模型，雖然可以使用其他經(jīng)濟(jì)支持機(jī)制，但這些模型并不能真正適合或者為電池儲能系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
例如，英國允許電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)容量機(jī)制，在最新一輪拍賣中采用裝機(jī)容量為150MW的電池儲能系統(tǒng)。但它仍然只占電網(wǎng)合同容量的很少一部分，僅占總?cè)萘康?.3％。而英國容量市場系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了一些變革，提高了電池儲能供應(yīng)商積極性，鼓勵長時(shí)電池儲能系統(tǒng)進(jìn)入市場。
特斯拉公司表示，其在南澳大利亞州部署的100MW Powerpack儲能項(xiàng)目已經(jīng)為澳大利亞能源市場運(yùn)營商降低了90％的容量成本，但與競爭對手相比，現(xiàn)有的容量機(jī)制未能為Powerpack儲能項(xiàng)目的快速響應(yīng)提供激勵。
除了提供直接支持外，其他來自容量市場監(jiān)管的投資驅(qū)動因素間接推廣了用戶側(cè)電池儲能解決方案的部署。而對未能為選定的容量和平衡市場參與者采取懲罰措施，可以鼓勵更多傳統(tǒng)發(fā)電運(yùn)營商使用大規(guī)模集成電池儲能系統(tǒng)。
位于英國北約克郡的采用生物質(zhì)和煤炭發(fā)電的德拉克斯發(fā)電站宣布，計(jì)劃安裝兩個裝機(jī)容量為100MW的電池儲能設(shè)施，與其擬建的3.6GW的燃?xì)獍l(fā)電設(shè)施配套使用。Equinor公司和Masda公司部署了1MW的電池儲能系統(tǒng)，并連接到30MW的Hywind Scotland浮動海上風(fēng)力發(fā)電場，作為提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)施運(yùn)營和成本效率的一種手段。
輔助服務(wù)
電池儲能系統(tǒng)提供商可以為電網(wǎng)運(yùn)營商提供一系列輔助服務(wù)，其中包括頻率響應(yīng)服務(wù)和平衡服務(wù)。例如，德國的價(jià)格控制儲備（PCR）市場允許電池儲能運(yùn)營商參與市場拍賣，以提供處理0.01Hz或更高的電網(wǎng)頻率偏差的容量。
然而，價(jià)格控制儲備（PCR）市場競爭非常激烈，所需的30秒響應(yīng)時(shí)間意味著電池儲能系統(tǒng)供應(yīng)商將與天然氣發(fā)電廠進(jìn)行競爭，盡管鋰離子電池的響應(yīng)時(shí)間為幾毫秒。因此，價(jià)格控制儲備（PCR）市無法為電池儲能系統(tǒng)帶來的響應(yīng)時(shí)間的改進(jìn)提供激勵，但最終可以使頻率和電網(wǎng)管理更加有效。
頻繁的不平衡會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏離。電池儲能系統(tǒng)能夠以特定的充電水平進(jìn)行部署，以使電網(wǎng)交流頻率保持在公差范圍內(nèi)。為了充分利用電池儲能系統(tǒng)可以提供的電網(wǎng)管理優(yōu)勢，采用的一種替代方法是將電池儲能系統(tǒng)歸類為電網(wǎng)系統(tǒng)中。
電池和儲能技術(shù)模糊了電網(wǎng)服務(wù)和電網(wǎng)本身之間的傳統(tǒng)界限。許多國家和地區(qū)的分拆要求阻止輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)和配電系統(tǒng)運(yùn)營商(DSO)擁有和運(yùn)營電力資產(chǎn)。
重新分類
將電池儲能系統(tǒng)構(gòu)成電網(wǎng)和配電網(wǎng)絡(luò)的一部分，而不是歸類為發(fā)電設(shè)施，采用這種方法可能有助于將這些服務(wù)的成本納入為電網(wǎng)使用而征收的成本。
項(xiàng)目融資
容量和輔助服務(wù)的收入是需求驅(qū)動的，使由于處在電力高峰難以建模。這些收入缺乏通常用于傳統(tǒng)償債目的的穩(wěn)定流量，因此，這證明電池儲能系統(tǒng)的融資是有問題的。
在英國，新技術(shù)的容量市場協(xié)議可以延長12至15年，但可能僅涵蓋電力設(shè)施資本成本的一小部分。電池儲能系統(tǒng)的成本相對昂貴，而電網(wǎng)服務(wù)收入取決于需求。德國通過價(jià)格控制儲備（PCR）機(jī)制提供合同，但這些合同無法為電池儲能系統(tǒng)帶來的價(jià)值提供激勵。這兩種模型都對技術(shù)的改進(jìn)提出了挑戰(zhàn)，以呈現(xiàn)對投資方具有吸引力的商業(yè)案例。
但是一些項(xiàng)目在吸引投資方面取得了成功。AES公司已經(jīng)從南加州的一家電池儲能公司獲得1.4GW的融資（無追索權(quán)），其融資是擔(dān)保票據(jù)、優(yōu)先債務(wù)和股權(quán)的混合體。這個項(xiàng)目的收入來自南加州愛迪生公司的電力購買協(xié)議（PPA），以換取每月固定的容量費(fèi)用。
這個購電協(xié)議包括100MW的4小時(shí)電池儲能系統(tǒng)專用的電力購買協(xié)議（PPA），這將會為項(xiàng)目融資投資者提供途徑。
同樣，Santander公司宣布其希望成為歐洲這個快速發(fā)展的領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，向英國一家電池儲能產(chǎn)品供應(yīng)商提供2850萬英鎊的資金，計(jì)劃部署裝機(jī)容量為100MW的電池儲能系統(tǒng)提供資金。
圖3 2016-2030年全球電池儲能系統(tǒng)發(fā)展展望
微電網(wǎng)和專業(yè)消費(fèi)
電池儲能系統(tǒng)的核心增長機(jī)會之一在于微觀層面。隨著精明的消費(fèi)者尋求更多與獨(dú)立于公用事業(yè)提供商的廠商合作，這促進(jìn)了微型發(fā)電設(shè)施之間的點(diǎn)對點(diǎn)電力交易。
區(qū)塊鏈技術(shù)也促進(jìn)了微電網(wǎng)的交易，英國首個區(qū)塊鏈能源交易于2018年4月在倫敦的住宅區(qū)進(jìn)行，將提供電池儲能服務(wù)以換取小額固定費(fèi)用或按每次使用充電模式來連接微電網(wǎng)，以進(jìn)一步提高能量愿望、平滑峰值和電力不平衡，這對于這種規(guī)模的系統(tǒng)可能是顛覆性的。
圖4 “綠色融資”的興起為電池儲能項(xiàng)目的未來融資提供進(jìn)一步的發(fā)展?jié)摿?br />
監(jiān)管規(guī)則必須趕上技術(shù)的發(fā)展
如今，電池技術(shù)和電池儲能系統(tǒng)得到不斷發(fā)展和進(jìn)步，但目前其增長主要受電動汽車需求的推動。如果電池儲能系統(tǒng)能夠改善電力市場，那么電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)管處理和財(cái)務(wù)回報(bào)將需要不斷發(fā)展和改進(jìn)。電池儲能系統(tǒng)不僅需要作為發(fā)電備份或輔助電網(wǎng)服務(wù)，還需要作為一種資源，可以在管理良好的動態(tài)市場和電網(wǎng)中為各種設(shè)施提供服務(wù)。
傳統(tǒng)上，電池儲能系統(tǒng)被視為發(fā)電組合的一種補(bǔ)充，為可再生能源發(fā)電的間歇性問題提供解決方案，并避免可能成本高昂的電網(wǎng)升級或改造。盡管其技術(shù)已經(jīng)相對成熟并得到更多的部署，但需要更多的改進(jìn)帶來新的機(jī)遇。
當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)
電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)以及整個電力市場一直在努力解決如何在發(fā)電和供電或作為輸電/配電網(wǎng)絡(luò)的一部分對電池儲能系統(tǒng)進(jìn)行分類的最佳方法。在大多數(shù)國家和地區(qū)，電池儲能系統(tǒng)被視為一種在發(fā)電中斷（例如風(fēng)力不足停止發(fā)電）或供電中斷時(shí)采用的一種發(fā)電形式，是一種彌補(bǔ)電力中斷間隙的備用選項(xiàng)。
如果了解一下政府部門對可再生能源的傳統(tǒng)支持，電池儲能系統(tǒng)并沒有獲得上網(wǎng)電價(jià)（FiT）這樣的激勵措施。這部分是由于與其可再生能源發(fā)電以及儲能技術(shù)相關(guān)的成本相對較高。傳統(tǒng)的上網(wǎng)電價(jià)（FiT）模型也無法為穩(wěn)定電網(wǎng)服務(wù)或?yàn)殡娋W(wǎng)提供集成和響應(yīng)效率服務(wù)的電池儲能系統(tǒng)提供激勵。
迄今為止，電池儲能系統(tǒng)一直難以吸引傳統(tǒng)的項(xiàng)目融資提供商的投資，主要原因是未能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的收入來源。
改進(jìn)技術(shù)，降低價(jià)格，增加部署
而能源行業(yè)其他方面的研發(fā)和市場發(fā)展也顯著促進(jìn)了電池儲能技術(shù)的市場和技術(shù)的發(fā)展，提高了效率，有效地降低了成本。
例如，美國能源和電動汽車廠商特斯拉公司利用其在生產(chǎn)電動汽車電池產(chǎn)品的豐富經(jīng)驗(yàn)，提供了家用電池儲能產(chǎn)品Powerwall系統(tǒng)。而其他非傳統(tǒng)行業(yè)增加部署也是行業(yè)一個特點(diǎn)：瑞典家具零售商宜家公司提供價(jià)格相對低廉的的家用電池儲能產(chǎn)品，通常與太陽能發(fā)電設(shè)施配套使用。
近年來，電池價(jià)格大幅下降。其中部分原因是一些電動車輛生產(chǎn)商實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)。行業(yè)專家預(yù)測，到2020年鋰離子電池的成本約為每千瓦時(shí)100美元，遠(yuǎn)低于20世紀(jì)90年代初的10,000美元。
圖1 預(yù)計(jì)到2020年，鋰離子電池每千瓦時(shí)的成本為100美元
目前全球安裝的年均電池容量為131GWh，彭博社預(yù)計(jì)，到2021年，電池制造能力將增長至每年400GWh，到2050年，新增電池產(chǎn)能1291 GWh。一些評論員表示，印度可能將成為一個重要的生產(chǎn)制造中心。
圖2 2014-2023年全球電池儲能系統(tǒng)容量
發(fā)展機(jī)會
如今，電池儲能系統(tǒng)不再認(rèn)為只是發(fā)電設(shè)施的一種附加組件。而隨著技術(shù)進(jìn)步，意味著電池儲能系統(tǒng)有機(jī)會重新考慮其分類作為發(fā)電產(chǎn)品，預(yù)示著電池儲能系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)展的新時(shí)代。
然而目前面臨的一個問題是，試圖將顛覆性技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閭鹘y(tǒng)分類可能會阻礙投資，此外一些不適當(dāng)或無益的經(jīng)濟(jì)信號對其進(jìn)一步的創(chuàng)新和發(fā)展造成障礙。
容量市場
電池儲能系統(tǒng)并不適用于上網(wǎng)電價(jià)（FiT）模型，雖然可以使用其他經(jīng)濟(jì)支持機(jī)制，但這些模型并不能真正適合或者為電池儲能系統(tǒng)提供適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。
例如，英國允許電池儲能系統(tǒng)參與電網(wǎng)容量機(jī)制，在最新一輪拍賣中采用裝機(jī)容量為150MW的電池儲能系統(tǒng)。但它仍然只占電網(wǎng)合同容量的很少一部分，僅占總?cè)萘康?.3％。而英國容量市場系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了一些變革，提高了電池儲能供應(yīng)商積極性，鼓勵長時(shí)電池儲能系統(tǒng)進(jìn)入市場。
特斯拉公司表示，其在南澳大利亞州部署的100MW Powerpack儲能項(xiàng)目已經(jīng)為澳大利亞能源市場運(yùn)營商降低了90％的容量成本，但與競爭對手相比，現(xiàn)有的容量機(jī)制未能為Powerpack儲能項(xiàng)目的快速響應(yīng)提供激勵。
除了提供直接支持外，其他來自容量市場監(jiān)管的投資驅(qū)動因素間接推廣了用戶側(cè)電池儲能解決方案的部署。而對未能為選定的容量和平衡市場參與者采取懲罰措施，可以鼓勵更多傳統(tǒng)發(fā)電運(yùn)營商使用大規(guī)模集成電池儲能系統(tǒng)。
位于英國北約克郡的采用生物質(zhì)和煤炭發(fā)電的德拉克斯發(fā)電站宣布，計(jì)劃安裝兩個裝機(jī)容量為100MW的電池儲能設(shè)施，與其擬建的3.6GW的燃?xì)獍l(fā)電設(shè)施配套使用。Equinor公司和Masda公司部署了1MW的電池儲能系統(tǒng)，并連接到30MW的Hywind Scotland浮動海上風(fēng)力發(fā)電場，作為提高風(fēng)力發(fā)電設(shè)施運(yùn)營和成本效率的一種手段。
輔助服務(wù)
電池儲能系統(tǒng)提供商可以為電網(wǎng)運(yùn)營商提供一系列輔助服務(wù)，其中包括頻率響應(yīng)服務(wù)和平衡服務(wù)。例如，德國的價(jià)格控制儲備（PCR）市場允許電池儲能運(yùn)營商參與市場拍賣，以提供處理0.01Hz或更高的電網(wǎng)頻率偏差的容量。
然而，價(jià)格控制儲備（PCR）市場競爭非常激烈，所需的30秒響應(yīng)時(shí)間意味著電池儲能系統(tǒng)供應(yīng)商將與天然氣發(fā)電廠進(jìn)行競爭，盡管鋰離子電池的響應(yīng)時(shí)間為幾毫秒。因此，價(jià)格控制儲備（PCR）市無法為電池儲能系統(tǒng)帶來的響應(yīng)時(shí)間的改進(jìn)提供激勵，但最終可以使頻率和電網(wǎng)管理更加有效。
頻繁的不平衡會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏離。電池儲能系統(tǒng)能夠以特定的充電水平進(jìn)行部署，以使電網(wǎng)交流頻率保持在公差范圍內(nèi)。為了充分利用電池儲能系統(tǒng)可以提供的電網(wǎng)管理優(yōu)勢，采用的一種替代方法是將電池儲能系統(tǒng)歸類為電網(wǎng)系統(tǒng)中。
電池和儲能技術(shù)模糊了電網(wǎng)服務(wù)和電網(wǎng)本身之間的傳統(tǒng)界限。許多國家和地區(qū)的分拆要求阻止輸電系統(tǒng)運(yùn)營商(TSO)和配電系統(tǒng)運(yùn)營商(DSO)擁有和運(yùn)營電力資產(chǎn)。
重新分類
將電池儲能系統(tǒng)構(gòu)成電網(wǎng)和配電網(wǎng)絡(luò)的一部分，而不是歸類為發(fā)電設(shè)施，采用這種方法可能有助于將這些服務(wù)的成本納入為電網(wǎng)使用而征收的成本。
項(xiàng)目融資
容量和輔助服務(wù)的收入是需求驅(qū)動的，使由于處在電力高峰難以建模。這些收入缺乏通常用于傳統(tǒng)償債目的的穩(wěn)定流量，因此，這證明電池儲能系統(tǒng)的融資是有問題的。
在英國，新技術(shù)的容量市場協(xié)議可以延長12至15年，但可能僅涵蓋電力設(shè)施資本成本的一小部分。電池儲能系統(tǒng)的成本相對昂貴，而電網(wǎng)服務(wù)收入取決于需求。德國通過價(jià)格控制儲備（PCR）機(jī)制提供合同，但這些合同無法為電池儲能系統(tǒng)帶來的價(jià)值提供激勵。這兩種模型都對技術(shù)的改進(jìn)提出了挑戰(zhàn)，以呈現(xiàn)對投資方具有吸引力的商業(yè)案例。
但是一些項(xiàng)目在吸引投資方面取得了成功。AES公司已經(jīng)從南加州的一家電池儲能公司獲得1.4GW的融資（無追索權(quán)），其融資是擔(dān)保票據(jù)、優(yōu)先債務(wù)和股權(quán)的混合體。這個項(xiàng)目的收入來自南加州愛迪生公司的電力購買協(xié)議（PPA），以換取每月固定的容量費(fèi)用。
這個購電協(xié)議包括100MW的4小時(shí)電池儲能系統(tǒng)專用的電力購買協(xié)議（PPA），這將會為項(xiàng)目融資投資者提供途徑。
同樣，Santander公司宣布其希望成為歐洲這個快速發(fā)展的領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，向英國一家電池儲能產(chǎn)品供應(yīng)商提供2850萬英鎊的資金，計(jì)劃部署裝機(jī)容量為100MW的電池儲能系統(tǒng)提供資金。
圖3 2016-2030年全球電池儲能系統(tǒng)發(fā)展展望
微電網(wǎng)和專業(yè)消費(fèi)
電池儲能系統(tǒng)的核心增長機(jī)會之一在于微觀層面。隨著精明的消費(fèi)者尋求更多與獨(dú)立于公用事業(yè)提供商的廠商合作，這促進(jìn)了微型發(fā)電設(shè)施之間的點(diǎn)對點(diǎn)電力交易。
區(qū)塊鏈技術(shù)也促進(jìn)了微電網(wǎng)的交易，英國首個區(qū)塊鏈能源交易于2018年4月在倫敦的住宅區(qū)進(jìn)行，將提供電池儲能服務(wù)以換取小額固定費(fèi)用或按每次使用充電模式來連接微電網(wǎng)，以進(jìn)一步提高能量愿望、平滑峰值和電力不平衡，這對于這種規(guī)模的系統(tǒng)可能是顛覆性的。
圖4 “綠色融資”的興起為電池儲能項(xiàng)目的未來融資提供進(jìn)一步的發(fā)展?jié)摿?br />
監(jiān)管規(guī)則必須趕上技術(shù)的發(fā)展
如今，電池技術(shù)和電池儲能系統(tǒng)得到不斷發(fā)展和進(jìn)步，但目前其增長主要受電動汽車需求的推動。如果電池儲能系統(tǒng)能夠改善電力市場，那么電池儲能系統(tǒng)的監(jiān)管處理和財(cái)務(wù)回報(bào)將需要不斷發(fā)展和改進(jìn)。電池儲能系統(tǒng)不僅需要作為發(fā)電備份或輔助電網(wǎng)服務(wù)，還需要作為一種資源，可以在管理良好的動態(tài)市場和電網(wǎng)中為各種設(shè)施提供服務(wù)。
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