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电池储能:电力行业的下一个突破性技术

亚洲流体网 发布时间:2017/7/26 8:33:57 浏览次数:285924 来源:亚洲电机网编辑整理 我要投稿
【导读】 亚洲、欧洲和美国的主要厂商都在为了电动汽车和其他电力应用设施扩大锂电池的产能。电池组的价格在2010年高达每千瓦时近1000美元。然而2016年电池组成本已经毫无意外地降低到每千瓦小时230美元
相关标签: 电力行业电池储能

低成本储能将会改变整个电力行业的格局。这一事实会对未来社会以及资本市场产生意义深远的影响。由于电子消费品市场和电动汽车(EV)的需求不断增长,储能电池的价格价格下跌得比任何预期的都要快。亚洲、欧洲和美国的主要厂商都在为了电动汽车和其他电力应用设施扩大锂电池的产能。电池组的价格在2010年高达每千瓦时近1000美元。然而2016年电池组成本已经毫无意外地降低到每千瓦小时230美元。

麦肯锡研究发现,对于许多商业客户来说,通过储能设备来降低他们高峰时期的电力需求量已经是经济可行的了。在现今电价较低的情况下,储能开始在能源市场上发挥更广泛的作用,并从电网平衡等利基市场转变为更广泛的应用,如替代传统发电机提高供电可靠性和稳定性,支持可再生能源并网整合等。

此外,鉴于许多市场对太阳能的补贴激励措施的调整变化,将太阳能发电与储能相结合,能使家庭用户根据自身需求储存并使用所生产的电力,这将对用户非常具有吸引力(也称为部分离网)。我们相信,储能市场将会继续增长,而这对于现在面临客户需求增长乏力甚至下降现象的电力销售公司而言带来了巨大的挑战。最终,结合太阳能发电与储能加上一个小型发电机(也称为完全离网),在未来几年内,就可以为高成本市场中的一些客户带来经济效益。

本文中我们将分析,随着行业趋势的发展,我们,储能将如何改变电网和电力市场的运作,用户消费和生产电力的方式,以及电力公司和第三方的角色。我们的分析主要是针对欧洲和美国的发展情况;储能的变化也有可能在其他市场上通过不同的方式表现出来。

对电力公司的影响

储能设备可以在电网中和个人家庭中或商业设施中部署。它是一种复杂的技术,其经济适用性由客户类型、位置、电网需求、法规、用户负荷曲线、速率结构和应用性质等多项因素所决定。储能电池有独特的灵活性,可以对不同价值链进行堆叠,或者改变其冲放模式以满足不同用户需求。储能业务产业链在价值和市场规模上都在不断增长(见下图)。

不同应用场景下电池储能的经济价值及发展趋势

廉价的电池储能设备将对“表后发电”构成挑战(表后发电,即安装在建筑内部的小规模发电设备,例如在民宅和公司建筑内)。但是,它也为“表前发电”提供了一个机会(表前发电,即具有各种并网应用功能的大规模发电公司)。

表后发电(用户端发电)

现已证明,廉价太阳能对某些市场的发电产业是一个挑战。但是廉价的储能设备会对市场更具破坏性,因为通过使用不同的储能和光伏发电组合,将可能实现从任何电力公司设计的浮动电价模式中套利。

具体来说,净计量电价(NEM)有规则表明,过剩电力可以以零售价售回电网;上网电价补贴政策则是保证了可再生能源发电的电价补贴,该政策在扩大全球可再生能源市场方面发挥了重要作用。在实行该政策的美国,NEM已被证实是推动消费者安装太阳能光伏发电的强大激励政策。

虽然NEM政策对太阳能的发展有帮助,但是它对发电企业造成了一定压力。消费者能够自己生产电力,从而减少了对供电的需求;这导致了其他的消费者支付的电价提高,因为越来越少的人为电网的建设投资费用买单,而电网仍然是太阳能用户的可靠备用电力来源。太阳能用户支付了自用的电费,但并不完全支付作为可靠电源的电网的进网费用。电力公司的回应则是设计并使用按时长收费的电价表以减少用户安装太阳能发电设备的热情,设置需量电费(基本电费)或降低收购用户过剩电力时的收购价格。

然而,在低成本储能的环境中,以上收费结构对缓解电网载荷损失的作用将微乎其微。这是因为添加储能设备,可以让用户将太阳能发的电从出售转移到满足更大比例的自身电力需求;因此,他们获得的收益和用全额零售价将电力售回电网相差无几。这导致了广泛的电网载荷损失风险,客户选择保持与电网的连接,以获得24/7(全天候)的可靠备用电源,但他们仍然可以通过太阳能发电生产80%至90%的自用能源,并使用储能技术优化利用。

这种电力存储利用方式已经在发电成本高,且太阳能普及的地方开始显现,如澳大利亚和夏威夷。在不久的将来,它也可能出现在其他支持太阳能的市场,如亚利桑那州,加利福尼亚州,内华达州和纽约(图表2)。不少发电行业高管和行业专家认为,使用太阳能造成载荷损失的风险被夸大了;但如果太阳能与储能技术相结合,捍卫这种观点将变得更加困难。

完全离网——即完全与集中式电力系统断开连接——在现在看来并不经济实用。然而,按照目前的电力存储设备成本下降速度,它在某些市场上实现得可能比现在预期的更早一些。当然,经济性本身并不会决定客户何时选择与电力公司提供的电网断开连接。例如,另一个重要因素是对建筑内发电供电可靠性的信心。但这种动态会更早地影响业务模式和监管决策。

表前发电(电厂发电)

储能技术也有益于电力公司,帮助他们解决在负载起伏较大的用电市场的规划与运营问题。例如,美国一些州的监管机构正在通过给电力公司回馈奖励的方式,让电力公司提供分布式发电的合同。除其他事项外,这将延缓电力公司对于高额新项目的投资,并降低长投资周期项目被搁置的风险。

电力公司还可以采购可靠的储能资产,以满足长期监管要求和短期需求,如可靠性要求和延长新变电站的建设周期。随着存储成本的下降,这些项目可以降低发电成本,从而降低消费电价——对现有的常规燃气和煤炭发电施加压力,抑制传统能源市场价格和提供负载跟踪服务。

电力公司的任务

电力公司必须从现在开始了解低成本储能将如何改变未来。实际上,电力公司需要自己实现突破,否则将会处于被动的一面。要考虑的行动有两大类。

重新设计补偿结构并探索新的机遇

监管者和电力公司迟早需要找到新的方法来让他们在电网中的投资回本,越快越好。

电网是一种长期资产,建造和维护成本高昂。电网接入需要固定费用并不受消费者中受到欢迎,因此监管机构也不是特别热衷。然而,所征收的固定费用却可以确保每个使用电网的人都在为入网买单。现在所使用的体积或变动率结构是一个历史遗留结构,人们习惯于为他们使用的电量买单。但是随着越来越多的用户能够使用自己生产的能源,电网的可靠性和市场价值将比电力本身更有价值。

由于任何电价的变化都将是缓慢增长的(特别是转向固定费用的变化),电力公司需要通过扩展服务和收取新交易费等措施,获取新的商机,以应对这些新的市场现状。在这些方向上已经出现一些有趣的势头。在澳大利亚,电力公司正在成为太阳能和存储安装商,并提供咨询服务;在美国,一个试点项目正在施行,该项目向消费者销售先进的分析和数据管理服务,以帮助他们管理能源利用。几个州的电力公司也正在探索新的服务,并投资以实现电网的现代化和电气化。

重新思考电网系统规划

电力公司必须彻底改变对电网系统的规划方法。这意味着要投资软件和高级分析工具的开发,以实现电网现代化。这也意味着要重新思考行业守则和标准(其中一些已经存在几十年了),转型至独立电路的节点规划,并采用资产健康评估来确保优先解决最重要的系统需求。这些方案将改变传统的电网系统规划。

储能可以成为支持电网系统改革的独特手段。改变电网规划在经济学角度的直观资本回报在初期看起来并不大,但由于储能设备将进一步模块化发展,并且运输更加便捷,对风险的可控度相对就很高。这将让电力公司能够适应各种电路层面的不确定需求,并降低过度建设和搁置投资的风险。

第三方

对于第三方,即分布式能源(DER)公司,技术制造商和金融机构来说,储能业务的增长潜力巨大。但是他们一定要灵活地利用这些机会。分布式能源公司可以根据具体用途,设计新的发电和储能设备组合。尽管储能最终可以使用户以更低的价格获得更高的收益,新的电价结构将更加复杂,且政策不太可能长期锁定电价。更短的固定电价周期和更复杂的电费结构将使得DER提供商难以获得新的客户。作为新客户,他们不喜欢复杂性,而且希望能够确认他们的投资将得到回报。新产品和融资的创造力是面对这些挑战的关键,并且可以吸引仍在观望的客户。

技术参与者也需要了解如何、在哪一环操控储能价值链,并随着技术和用例的快速发展,提供适应并满足客户需求的产品。

融资机构,如银行和机构投资者,将需要提供适应和匹配客户投资视野的融资选择。随着市场更加信任基础经济和储能业绩的增长,融资机构也将开发符合技术特定需求的金融产品。到那时,融资成本将会降低,从而进一步挖掘市场潜力,形成一个良性循环,类似过去十年来太阳能行业的发展路途。

电池储能正在进入一个动态的、不确定的发展时期。期间将产生巨大的亏赢差距,未来价值来源的不断发展,取决于四个因素:储能成本下降的速度;电力公司如何通过改进服务,结合新的分布式能源替代方案和降低电网系统成本来适应市场;第三方机构是否灵活;监管机构是否可以在鼓励健康的储能(和太阳能)市场和确保发电行业的可持续经济之间取得适当的平衡。以上所有都仍在不确定中探索,而且毫无疑问,在探索的途中必有得失。但同样毫无疑问的是,储能业务的时代已经来到。


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