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)用價值的能源技術(shù)。

洛杉磯港日前正在安裝一個ABB公司提供的飛輪儲能系統(tǒng)，將組建一個新型微電網(wǎng)。而在英格蘭北部曼徹斯特，世界上第一個電網(wǎng)規(guī)模為5MW/15MWh的液態(tài)空氣儲能（LAES）項目已經(jīng)完成部署。此外，通用電氣公司還開發(fā)了一個具有“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)運行的可靠性和環(huán)保目標。

業(yè)界對儲能系統(tǒng)部署的不斷增長而感到興奮?，F(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間內(nèi)提供這種能量。

當與其他能源技術(shù)相結(jié)合時，儲能系統(tǒng)為電力系統(tǒng)增加了價值。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，可以轉(zhuǎn)移峰值負載。而且，當與老舊的基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合使用時，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)預計將部署1220.7MW新產(chǎn)能，到2027年將增至29300.5MW?！?br/>
與此同時，美國儲能協(xié)會（ESA）估計，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）市場預測如何與美國儲能協(xié)會（ESA）的估算是否一致？其實沒有沖突，這只是一個術(shù)語問題。全球電網(wǎng)和輔助服務(wù)（ESGAS）提出的1220.7MW是功率或裝機容量，而美國儲能協(xié)會（ESA）提出的1200MWh是容量。當這些術(shù)語可以互換使用時，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術(shù)語。

在討論儲能系統(tǒng)時，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屬性如何組合以提供功率和容量，因為這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，將使用100Wh的電能來運行。如果儲能用戶希望這個燈泡工作4小時，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。

可能導致這一轉(zhuǎn)變的最大事件是全球監(jiān)管機構(gòu)前所未有地支持這項技術(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，也得到了強有力的支持?！斑@些規(guī)則旨在加強競爭，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)，同時允許對小于儲能設(shè)施總?cè)萘康陌l(fā)電設(shè)施進行互連。

這兩個命令指示美國區(qū)域輸電組織和獨立系統(tǒng)運營商開發(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?！?br/>
ABB公司發(fā)表的一篇論文預計，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集團的一項研究還調(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現(xiàn)多個價值流的障礙?！?br/>
美國州級監(jiān)管機構(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向商業(yè)和住宅客戶提供儲能項目稅收抵免的州。

紐約公共服務(wù)委員會已經(jīng)批準了為其清潔能源計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，到2020年，將新建近75000套住宅，而在2020年，就將會增加裝機容量為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，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)運營商而言，這意味著在供需之間實現(xiàn)更有效的平衡，避免系統(tǒng)升級，并提高可靠性。商業(yè)消費者將會減少電費，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的好處。

儲能技術(shù)的多樣性正在影響整個電力價值鏈。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)與復雜的計算機控制和監(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)的燃氣渦輪發(fā)電機與鋰離子電池儲能系統(tǒng)和先進的計算機軟件相結(jié)合，以組建一個混合式發(fā)電廠。通用電氣的儲能系統(tǒng)使燃氣輪機在待機模式下空轉(zhuǎn)而不使用任何燃料，并且高級軟件控制儲能系統(tǒng)當作一種備用儲能資源。換句話說，當它被要求響應(yīng)時，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。儲能供應(yīng)商redT公司表示，其部署的一個180kW/900kWh釩氧化還原電池儲能系統(tǒng)和一個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?，混合儲能系統(tǒng)（HESS）為杜克能源公司的一個裝機容量為1.2MW太陽能發(fā)電設(shè)施提供峰值需求響應(yīng)、負載轉(zhuǎn)移和支持。而將混合儲能系統(tǒng)（HESS）與風能和太陽能發(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)報道，PacifiCorp公司對其22家燃煤發(fā)電廠進行了一項調(diào)查研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其中13家煤礦的運營成本高昂。環(huán)保組織塞拉俱樂部補充說，可以采用風力發(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電力建議請求，要求能源開發(fā)商在2017年對新能源進行投標。其結(jié)果震驚了許多人。Xcel公司收到了238個獨立項目的430個投標書。在塵埃落定后，其中350個投標書中，將包括100GW可再生能源項目，其中134個是太陽能項目。為了使競標成功，許多競標者的投標將儲能系統(tǒng)納入其中，使其成為一個混合儲能系統(tǒng)（HESS）計劃。

根據(jù)CarbonTrackerInitiative網(wǎng)站的報道，XcelEnergy公司競標讓人們關(guān)注的是，招標書中將儲能設(shè)備納入在內(nèi)，并且儲能部署的價格也很便宜。該網(wǎng)站稱，“風能+儲能項目的中位數(shù)投標價為21美元/兆瓦時，太陽能+儲能項目的中位數(shù)投標價為36美元/兆瓦時?！?br/>
該網(wǎng)站還指出，“風能+儲能項目的中位數(shù)投標價格似乎低于目前科羅拉多州所有燃煤電廠的運營成本，而太陽能+儲能項目的中位數(shù)投標價格可能低至煤炭發(fā)電價格的74%?！?br/>
Xcel公司的投標是美國儲能應(yīng)用的一個重要里程碑。通用電氣資本公司的一份報告指出：“其最大的影響來自亞利桑那州和科羅拉多州，這兩個州都見證了太陽能+儲能項目在為電網(wǎng)提供新電力的拍賣中擊敗了天然氣發(fā)電廠。”

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目發(fā)電成本的價格部署了包括可再生能源和儲能在內(nèi)的項目。同樣的事情也發(fā)生在亞利桑那州，當時部署一個太陽能+儲能項目取代了一個天然氣發(fā)電項目，在峰值期間提供電力。其招標活動非常成功，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劃暫停了9個月時間?！?br/>
開發(fā)長時儲能系統(tǒng)

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

美國能源部（DOE）希望ARPA-E組建的持續(xù)增加電力儲能(DAYS)的團隊來開發(fā)儲能技術(shù)，提供持續(xù)時間從10小時到大約100小時的長時儲能系統(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/>
這個想法是：持續(xù)增加電力儲能(DAYS)項目團隊將開發(fā)具有延長放電時間的儲能系統(tǒng)，這將鼓勵新應(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)濟的電力，甚至鼓勵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個持續(xù)增加電力儲能(DAYS)項目項目，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

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

儲能系統(tǒng)正在整合到風能和太陽能設(shè)施中，以提高電力供應(yīng)的質(zhì)量。當儲能系統(tǒng)包含在配電能源管理系統(tǒng)中時，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)已被認為是下一代電網(wǎng)所需的一種強大的負荷均衡技術(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)隨時可用，并且不斷改進。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。