DQZHAN技術(shù)訊：電池儲(chǔ)能：電力行業(yè)的下一個(gè)突破性技術(shù)
低成本儲(chǔ)能將會(huì)改變整個(gè)電力行業(yè)的格局。這一事實(shí)會(huì)對(duì)未來(lái)社會(huì)以及資本市場(chǎng)產(chǎn)生意義深遠(yuǎn)的影響。
由于電子消費(fèi)品市場(chǎng)和電動(dòng)汽車（EV）的需求不斷增長(zhǎng)，儲(chǔ)能電池的價(jià)格價(jià)格下跌得比任何預(yù)期的都要快。亞洲、歐洲和美國(guó)的主要廠商都在為了電動(dòng)汽車和其他電力應(yīng)用設(shè)施擴(kuò)大鋰電池的產(chǎn)能。電池組的價(jià)格在2010年高達(dá)每千瓦時(shí)近1000美元。然而2016年電池組成本已經(jīng)毫無(wú)意外地降低到每千瓦小時(shí)230美元。
麥肯錫研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于許多商業(yè)客戶來(lái)說(shuō)，通過(guò)儲(chǔ)能設(shè)備來(lái)降低他們高峰時(shí)期的電力需求量已經(jīng)是經(jīng)濟(jì)可行的了。在現(xiàn)今電價(jià)較低的情況下，儲(chǔ)能開(kāi)始在能源市場(chǎng)上發(fā)揮更廣泛的作用，并從電網(wǎng)平衡等利基市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼜V泛的應(yīng)用，如替代傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)提高供電可靠性和穩(wěn)定性，支持可再生能源并網(wǎng)整合等。
此外，鑒于許多市場(chǎng)對(duì)太陽(yáng)能的補(bǔ)貼激勵(lì)措施的調(diào)整變化，將太陽(yáng)能發(fā)電與儲(chǔ)能相結(jié)合，能使家庭用戶根據(jù)自身需求儲(chǔ)存并使用所生產(chǎn)的電力，這將對(duì)用戶非常具有吸引力（也稱為部分離網(wǎng)）。我們相信，儲(chǔ)能市場(chǎng)將會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)，而這對(duì)于現(xiàn)在面臨客戶需求增長(zhǎng)乏力甚至下降現(xiàn)象的電力銷售公司而言帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。*終，結(jié)合太陽(yáng)能發(fā)電與儲(chǔ)能加上一個(gè)小型發(fā)電機(jī)（也稱為完全離網(wǎng)），在未來(lái)幾年內(nèi)，就可以為高成本市場(chǎng)中的一些客戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。
本文中我們將分析，隨著行業(yè)趨勢(shì)的發(fā)展，我們，儲(chǔ)能將如何改變電網(wǎng)和電力市場(chǎng)的運(yùn)作，用戶消費(fèi)和生產(chǎn)電力的方式，以及電力公司和第三方的角色。我們的分析主要是針對(duì)歐洲和美國(guó)的發(fā)展情況;儲(chǔ)能的變化也有可能在其他市場(chǎng)上通過(guò)不同的方式表現(xiàn)出來(lái)。
對(duì)電力公司的影響
儲(chǔ)能設(shè)備可以在電網(wǎng)中和個(gè)人家庭中或商業(yè)設(shè)施中部署。它是一種復(fù)雜的技術(shù)，其經(jīng)濟(jì)適用性由客戶類型、位置、電網(wǎng)需求、法規(guī)、用戶負(fù)荷曲線、速率結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性質(zhì)等多項(xiàng)因素所決定。儲(chǔ)能電池有獨(dú)特的靈活性，可以對(duì)不同價(jià)值鏈進(jìn)行堆疊，或者改變其沖放模式以滿足不同用戶需求。儲(chǔ)能業(yè)務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈在價(jià)值和市場(chǎng)規(guī)模上都在不斷增長(zhǎng)（見(jiàn)下圖）。
不同應(yīng)用場(chǎng)景下電池儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及發(fā)展趨勢(shì)
廉價(jià)的電池儲(chǔ)能設(shè)備將對(duì)“表后發(fā)電”構(gòu)成挑戰(zhàn)（表后發(fā)電，即安裝在建筑內(nèi)部的小規(guī)模發(fā)電設(shè)備，例如在民宅和公司建筑內(nèi)）。但是，它也為“表前發(fā)電”提供了一個(gè)機(jī)會(huì)（表前發(fā)電，即具有各種并網(wǎng)應(yīng)用功能的大規(guī)模發(fā)電公司）。
表后發(fā)電（用戶端發(fā)電）
現(xiàn)已證明，廉價(jià)太陽(yáng)能對(duì)某些市場(chǎng)的發(fā)電產(chǎn)業(yè)是一個(gè)挑戰(zhàn)。但是廉價(jià)的儲(chǔ)能設(shè)備會(huì)對(duì)市場(chǎng)更具破壞性，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用不同的儲(chǔ)能和光伏發(fā)電組合，將可能實(shí)現(xiàn)從任何電力公司設(shè)計(jì)的浮動(dòng)電價(jià)模式中套利。
具體來(lái)說(shuō)，凈計(jì)量電價(jià)（NEM）有規(guī)則表明，過(guò)剩電力可以以零售價(jià)售回電網(wǎng);上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼政策則是保證了可再生能源發(fā)電的電價(jià)補(bǔ)貼，該政策在擴(kuò)大全球可再生能源市場(chǎng)方面發(fā)揮了重要作用。在實(shí)行該政策的美國(guó)，NEM已被證實(shí)是推動(dòng)消費(fèi)者安裝太陽(yáng)能光伏發(fā)電的強(qiáng)大激勵(lì)政策。
雖然NEM政策對(duì)太陽(yáng)能的發(fā)展有幫助，但是它對(duì)發(fā)電企業(yè)造成了一定壓力。消費(fèi)者能夠自己生產(chǎn)電力，從而減少了對(duì)供電的需求;這導(dǎo)致了其他的消費(fèi)者支付的電價(jià)提高，因?yàn)樵絹?lái)越少的人為電網(wǎng)的建設(shè)投資費(fèi)用買單，而電網(wǎng)仍然是太陽(yáng)能用戶的可靠備用電力來(lái)源。太陽(yáng)能用戶支付了自用的電費(fèi)，但并不完全支付作為可靠電源的電網(wǎng)的進(jìn)網(wǎng)費(fèi)用。電力公司的回應(yīng)則是設(shè)計(jì)并使用按時(shí)長(zhǎng)收費(fèi)的電價(jià)表以減少用戶安裝太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的熱情，設(shè)置需量電費(fèi)（基本電費(fèi)）或降低收購(gòu)用戶過(guò)剩電力時(shí)的收購(gòu)價(jià)格。
然而，在低成本儲(chǔ)能的環(huán)境中，以上收費(fèi)結(jié)構(gòu)對(duì)緩解電網(wǎng)載荷損失的作用將微乎其微。這是因?yàn)樘砑觾?chǔ)能設(shè)備，可以讓用戶將太陽(yáng)能發(fā)的電從出售轉(zhuǎn)移到滿足更大比例的自身電力需求;因此，他們獲得的收益和用全額零售價(jià)將電力售回電網(wǎng)相差無(wú)幾。這導(dǎo)致了廣泛的電網(wǎng)載荷損失風(fēng)險(xiǎn)，客戶選擇保持與電網(wǎng)的連接，以獲得24/7（全天候）的可靠備用電源，但他們?nèi)匀豢梢酝ㄟ^(guò)太陽(yáng)能發(fā)電生產(chǎn)80％至90％的自用能源，并使用儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)化利用。
這種電力存儲(chǔ)利用方式已經(jīng)在發(fā)電成本高，且太陽(yáng)能普及的地方開(kāi)始顯現(xiàn)，如澳大利亞和夏威夷。在不久的將來(lái)，它也可能出現(xiàn)在其他支持太陽(yáng)能的市場(chǎng)，如亞利桑那州，加利福尼亞州，內(nèi)華達(dá)州和紐約（圖表2）。不少發(fā)電行業(yè)高管和行業(yè)專家認(rèn)為，使用太陽(yáng)能造成載荷損失的風(fēng)險(xiǎn)被夸大了；但如果太陽(yáng)能與儲(chǔ)能技術(shù)相結(jié)合，捍衛(wèi)這種觀點(diǎn)將變得更加困難。
完全離網(wǎng)——即完全與集中式電力系統(tǒng)斷開(kāi)連接——在現(xiàn)在看來(lái)并不經(jīng)濟(jì)實(shí)用。然而，按照目前的電力存儲(chǔ)設(shè)備成本下降速度，它在某些市場(chǎng)上實(shí)現(xiàn)得可能比現(xiàn)在預(yù)期的更早一些。當(dāng)然，經(jīng)濟(jì)性本身并不會(huì)決定客戶何時(shí)選擇與電力公司提供的電網(wǎng)斷開(kāi)連接。例如，另一個(gè)重要因素是對(duì)建筑內(nèi)發(fā)電供電可靠性的信心。但這種動(dòng)態(tài)會(huì)更早地影響業(yè)務(wù)模式和監(jiān)管決策。
表前發(fā)電（電廠發(fā)電）
儲(chǔ)能技術(shù)也有益于電力公司，幫助他們解決在負(fù)載起伏較大的用電市場(chǎng)的規(guī)劃與運(yùn)營(yíng)問(wèn)題。例如，美國(guó)一些州的監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在通過(guò)給電力公司回饋獎(jiǎng)勵(lì)的方式，讓電力公司提供分布式發(fā)電的合同。除其他事項(xiàng)外，這將延緩電力公司對(duì)于高額新項(xiàng)目的投資，并降低長(zhǎng)投資周期項(xiàng)目被擱置的風(fēng)險(xiǎn)。
電力公司還可以采購(gòu)可靠的儲(chǔ)能資產(chǎn)，以滿足長(zhǎng)期監(jiān)管要求和短期需求，如可靠性要求和延長(zhǎng)新變電站的建設(shè)周期。隨著存儲(chǔ)成本的下降，這些項(xiàng)目可以降低發(fā)電成本，從而降低消費(fèi)電價(jià)——對(duì)現(xiàn)有的常規(guī)燃?xì)夂兔禾堪l(fā)電施加壓力，抑制傳統(tǒng)能源市場(chǎng)價(jià)格和提供負(fù)載跟蹤服務(wù)。
電力公司的任務(wù)
電力公司必須從現(xiàn)在開(kāi)始了解低成本儲(chǔ)能將如何改變未來(lái)。實(shí)際上，電力公司需要自己實(shí)現(xiàn)突破，否則將會(huì)處于被動(dòng)的一面。要考慮的行動(dòng)有兩大類。
重新設(shè)計(jì)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)并探索新的機(jī)遇
監(jiān)管者和電力公司遲早需要找到新的方法來(lái)讓他們?cè)陔娋W(wǎng)中的投資回本，越快越好。
電網(wǎng)是一種長(zhǎng)期資產(chǎn)，建造和維護(hù)成本高昂。電網(wǎng)接入需要固定費(fèi)用并不受消費(fèi)者中受到歡迎，因此監(jiān)管機(jī)構(gòu)也不是特別熱衷。然而，所征收的固定費(fèi)用卻可以確保每個(gè)使用電網(wǎng)的人都在為入網(wǎng)買單。現(xiàn)在所使用的體積或變動(dòng)率結(jié)構(gòu)是一個(gè)歷史**結(jié)構(gòu)，人們習(xí)慣于為他們使用的電量買單。但是隨著越來(lái)越多的用戶能夠使用自己生產(chǎn)的能源，電網(wǎng)的可靠性和市場(chǎng)價(jià)值將比電力本身更有價(jià)值。
由于任何電價(jià)的變化都將是緩慢增長(zhǎng)的（特別是轉(zhuǎn)向固定費(fèi)用的變化），電力公司需要通過(guò)擴(kuò)展服務(wù)和收取新交易費(fèi)等措施，獲取新的商機(jī)，以應(yīng)對(duì)這些新的市場(chǎng)現(xiàn)狀。在這些方向上已經(jīng)出現(xiàn)一些有趣的勢(shì)頭。在澳大利亞，電力公司正在成為太陽(yáng)能和存儲(chǔ)安裝商，并提供咨詢服務(wù)；在美國(guó)，一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目正在施行，該項(xiàng)目向消費(fèi)者銷售先進(jìn)的分析和數(shù)據(jù)管理服務(wù)，以幫助他們管理能源利用。幾個(gè)州的電力公司也正在探索新的服務(wù)，并投資以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的現(xiàn)代化和電氣化。
重新思考電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃
電力公司必須徹底改變對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃方法。這意味著要投資軟件和**分析工具的開(kāi)發(fā)，以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化。這也意味著要重新思考行業(yè)守則和標(biāo)準(zhǔn)（其中一些已經(jīng)存在幾十年了），轉(zhuǎn)型至獨(dú)立電路的節(jié)點(diǎn)規(guī)劃，并采用資產(chǎn)健康評(píng)估來(lái)確保優(yōu)先解決*重要的系統(tǒng)需求。這些方案將改變傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃。
儲(chǔ)能可以成為支持電網(wǎng)系統(tǒng)改革的獨(dú)特手段。改變電網(wǎng)規(guī)劃在經(jīng)濟(jì)學(xué)角度的直觀資本回報(bào)在初期看起來(lái)并不大，但由于儲(chǔ)能設(shè)備將進(jìn)一步模塊化發(fā)展，并且運(yùn)輸更加便捷，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的可控度相對(duì)就很高。這將讓電力公司能夠適應(yīng)各種電路層面的不確定需求，并降低過(guò)度建設(shè)和擱置投資的風(fēng)險(xiǎn)。
第三方
對(duì)于第三方，即分布式能源（DER）公司，技術(shù)制造商和金融機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的增長(zhǎng)潛力巨大。但是他們一定要靈活地利用這些機(jī)會(huì)。分布式能源公司可以根據(jù)具體用途，設(shè)計(jì)新的發(fā)電和儲(chǔ)能設(shè)備組合。盡管儲(chǔ)能*終可以使用戶以更低的價(jià)格獲得更高的收益，新的電價(jià)結(jié)構(gòu)將更加復(fù)雜，且政策不太可能長(zhǎng)期鎖定電價(jià)。更短的固定電價(jià)周期和更復(fù)雜的電費(fèi)結(jié)構(gòu)將使得DER提供商難以獲得新的客戶。作為新客戶，他們不喜歡復(fù)雜性，而且希望能夠確認(rèn)他們的投資將得到回報(bào)。新產(chǎn)品和融資的創(chuàng)造力是面對(duì)這些挑戰(zhàn)的關(guān)鍵，并且可以吸引仍在觀望的客戶。
技術(shù)參與者也需要了解如何、在哪一環(huán)操控儲(chǔ)能價(jià)值鏈，并隨著技術(shù)和用例的快速發(fā)展，提供適應(yīng)并滿足客戶需求的產(chǎn)品。
融資機(jī)構(gòu)，如銀行和機(jī)構(gòu)投資者，將需要提供適應(yīng)和匹配客戶投資視野的融資選擇。隨著市場(chǎng)更加信任基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)和儲(chǔ)能業(yè)績(jī)的增長(zhǎng)，融資機(jī)構(gòu)也將開(kāi)發(fā)符合技術(shù)特定需求的金融產(chǎn)品。到那時(shí)，融資成本將會(huì)降低，從而進(jìn)一步挖掘市場(chǎng)潛力，形成一個(gè)良性循環(huán)，類似過(guò)去十年來(lái)太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展路途。
電池儲(chǔ)能正在進(jìn)入一個(gè)動(dòng)態(tài)的、不確定的發(fā)展時(shí)期。期間將產(chǎn)生巨大的虧贏差距，未來(lái)價(jià)值來(lái)源的不斷發(fā)展，取決于四個(gè)因素：儲(chǔ)能成本下降的速度；電力公司如何通過(guò)改進(jìn)服務(wù)，結(jié)合新的分布式能源替代方案和降低電網(wǎng)系統(tǒng)成本來(lái)適應(yīng)市場(chǎng)；第三方機(jī)構(gòu)是否靈活；監(jiān)管機(jī)構(gòu)是否可以在鼓勵(lì)健康的儲(chǔ)能（和太陽(yáng)能）市場(chǎng)和確保發(fā)電行業(yè)的可持續(xù)經(jīng)濟(jì)之間取得適當(dāng)?shù)钠胶狻Ｒ陨纤卸既栽诓淮_定中探索，而且毫無(wú)疑問(wèn)，在探索的途中必有得失。但同樣毫無(wú)疑問(wèn)的是，儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的時(shí)代已經(jīng)來(lái)到。
