什么是能源存儲(chǔ)？能源存儲(chǔ)吸收然后釋放電力，這樣電力可以在一個(gè)時(shí)間點(diǎn)生產(chǎn)，在另一個(gè)時(shí)間點(diǎn)使用。能源存儲(chǔ)的主要形式包括鋰離子、鉛酸和熔鹽電池以及流動(dòng)池。能源存儲(chǔ)有四個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：第一，可用于平滑用電流量，因?yàn)橛秒娏髁繒?huì)以不可預(yù)測(cè)的方式增加或減少；第二，存儲(chǔ)可以被整合進(jìn)電力系統(tǒng)，這樣如果主要電力源壞了，存儲(chǔ)可以提供備用服務(wù)，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；第三，存儲(chǔ)可以提高發(fā)電或者傳輸配送資產(chǎn)的利用率，例如可以存儲(chǔ)超過(guò)現(xiàn)在需求的電力；第四，在某些市場(chǎng)，發(fā)電成本在某一時(shí)點(diǎn)會(huì)明顯低于其他時(shí)點(diǎn)，存儲(chǔ)有助于平滑成本。從歷史角度說(shuō)，企業(yè)、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、獨(dú)立電力供應(yīng)商和公共機(jī)構(gòu)對(duì)能源存儲(chǔ)設(shè)備的投資帶來(lái)了很多益處，無(wú)論對(duì)他們自己還是整個(gè)電網(wǎng)。當(dāng)存儲(chǔ)成本下降時(shí)，所有權(quán)將拓寬，許多新商業(yè)模式將產(chǎn)生。
許多人將性?xún)r(jià)比可接受的能源存儲(chǔ)視為不連續(xù)可再生能源（如太陽(yáng)能和風(fēng)電）丟失的連接器，并且能源存儲(chǔ)7天24小時(shí)可靠。存儲(chǔ)在滿(mǎn)足其他需求如緩解擁塞和平滑可再生能源發(fā)電導(dǎo)致電力供應(yīng)不穩(wěn)定方面的潛力巨大，引發(fā)了公共機(jī)構(gòu)的巨大興趣。主要工業(yè)企業(yè)將存儲(chǔ)視為可以改變汽車(chē)、渦輪機(jī)和消費(fèi)電子的技術(shù)。
然而，另一些人持不同觀(guān)點(diǎn)，堅(jiān)信存儲(chǔ)短時(shí)間內(nèi)不可能成本經(jīng)濟(jì)。這種悲觀(guān)情緒不可能消除。能源存儲(chǔ)根本性改變將在未來(lái)某個(gè)時(shí)點(diǎn)發(fā)生，目前存儲(chǔ)還只是滄海一粟。2015年，美國(guó)創(chuàng)紀(jì)錄的新建了221兆瓦存儲(chǔ)容量，是2014年65兆瓦的3倍多，2014年已比前一年有了大幅提升。但是2015年超過(guò)160兆瓦是由區(qū)域傳輸組織PJM單獨(dú)部署的。而且221兆瓦在美國(guó)超過(guò)100萬(wàn)兆瓦的發(fā)電總量中占比微乎其微。
業(yè)內(nèi)研究表明近期固定能源存儲(chǔ)潛力巨大。原因之一是成本在下降，到2020年可能達(dá)到200美元/千瓦時(shí)，是現(xiàn)在價(jià)格的一半，到2025年達(dá)到160美元/千瓦時(shí)或者更少；另一個(gè)原因是確認(rèn)最經(jīng)濟(jì)的項(xiàng)目和最高潛力的存儲(chǔ)客戶(hù)已經(jīng)成為各個(gè)不同企業(yè)（包括電力供應(yīng)商、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、電池制造商、能源存儲(chǔ)集成商和已與潛在客戶(hù)如太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)商和能源服務(wù)企業(yè)建立固定聯(lián)系的企業(yè)）的首要工作。
競(jìng)爭(zhēng)點(diǎn)在哪兒？模型探索
確定和優(yōu)選項(xiàng)目和客戶(hù)比較復(fù)雜，意味著衡量電如何被使用、成本如何以及存儲(chǔ)價(jià)格是多少。
但是，更多時(shí)候可以獲取電力使用數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)不完全理解如何估算存儲(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性；而理解這些經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的機(jī)構(gòu)又苦于接觸不到電力使用的真實(shí)數(shù)據(jù)。而且，趨勢(shì)是做分析的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)平均處理。然而在估計(jì)能源存儲(chǔ)前景時(shí)合計(jì)數(shù)字用處不大，因?yàn)楸舜司o鄰的相似建筑的電力使用類(lèi)型也可能完全不同?；谄骄鶖?shù)據(jù)得出的結(jié)論在判斷服務(wù)哪些客戶(hù)能實(shí)現(xiàn)盈利方面并不準(zhǔn)確。
為確定理想的客戶(hù)，需要建立一套考慮以下三類(lèi)真實(shí)數(shù)據(jù)的能源存儲(chǔ)分配模型：
*電力生產(chǎn)和消耗（“負(fù)荷分布”），至少以數(shù)秒或者數(shù)分鐘為單位；
*電池特性，包括價(jià)格和性能；
*電力價(jià)格和稅。
下圖表明確定能源存儲(chǔ)規(guī)模和類(lèi)型的模型。這些存儲(chǔ)主要用于滿(mǎn)足諸如減緩需求、提供頻率調(diào)整服務(wù)、改變或者提高規(guī)模電網(wǎng)中可再生電力的控制力以及存儲(chǔ)來(lái)自住宅太陽(yáng)能的電力等目標(biāo)。
該模型表明，為四個(gè)最重要應(yīng)用（需量電費(fèi)管理、電網(wǎng)級(jí)可再生能源電力、小規(guī)模太陽(yáng)能+存儲(chǔ)和頻率調(diào)節(jié)）中的每個(gè)客戶(hù)提供能源存儲(chǔ)解決方案已經(jīng)可以盈利。
需量電費(fèi)管理
一些客戶(hù)需要為高峰時(shí)段使用電力付費(fèi)（需量電費(fèi)）。能源存儲(chǔ)可以用于降低最高耗量（客戶(hù)從電網(wǎng)中使用的最大電力），以此減少客戶(hù)的需量電費(fèi)。據(jù)麥肯錫計(jì)算，北美大多數(shù)客戶(hù)需量電費(fèi)的收支平衡點(diǎn)是9美元/千瓦。麥肯錫預(yù)計(jì)，到2020年該費(fèi)用可減低至4或5美元/千瓦。重要的是，即使服務(wù)同一地理區(qū)域內(nèi)潛在能源存儲(chǔ)客戶(hù)并繳納相同稅收，盈利能力也不盡相同，主要原因是客戶(hù)特有的活動(dòng)不同。另一個(gè)有趣的情況是，隨著存儲(chǔ)成本的下降，不僅服務(wù)更多客戶(hù)有了經(jīng)濟(jì)性依據(jù)，現(xiàn)有客戶(hù)存儲(chǔ)的最佳規(guī)模也相應(yīng)增加。
電網(wǎng)級(jí)可再生能源
能源存儲(chǔ)可以平滑或穩(wěn)定風(fēng)能及太陽(yáng)能場(chǎng)的產(chǎn)出，也就是說(shuō)，減少了特定時(shí)間發(fā)電的不確定性。為穩(wěn)定風(fēng)電付出的額外成本可以低至2或3美分/千瓦時(shí)。穩(wěn)定太陽(yáng)能的成本約為10美分/千瓦時(shí)，因?yàn)樘苣軋?chǎng)每天運(yùn)行時(shí)間比風(fēng)能場(chǎng)短。
小規(guī)模太陽(yáng)能+存儲(chǔ)
在住宅級(jí)，太陽(yáng)能和存儲(chǔ)混合僅在存儲(chǔ)價(jià)值大于安裝成本的特定市場(chǎng)和監(jiān)管條件下才可行。例如，當(dāng)額外產(chǎn)能能夠存儲(chǔ)用于日后的消耗時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)。在那種情況下，消費(fèi)者需要從電網(wǎng)都買(mǎi)更少的電力以減少成本。
頻率調(diào)節(jié)
電網(wǎng)在發(fā)電和消費(fèi)之間存在連續(xù)的不穩(wěn)定，因?yàn)槌汕先f(wàn)的設(shè)備毫不相關(guān)的啟動(dòng)或者關(guān)閉。這些不穩(wěn)定造成電力頻率不一致，這會(huì)有損敏感的設(shè)備，并且如果不檢查或者允許這些不一致擴(kuò)大將有可能影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。由于其快速反應(yīng)時(shí)間和有效的充放電能力，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以很好的進(jìn)行頻率調(diào)節(jié)。
據(jù)麥肯錫分析，存儲(chǔ)在選擇頻率調(diào)節(jié)的市場(chǎng)可以盈利。理想的說(shuō)，電池可以維持在特定的充電狀態(tài)以減少存儲(chǔ)的需求量。
如何競(jìng)爭(zhēng)：電池狀態(tài)
電池技術(shù)，尤其是鋰離子電池，正在獲得越來(lái)越多的關(guān)注，取得的進(jìn)步也最大。2015年新的能源存儲(chǔ)布局中95%是鋰離子技術(shù)。它們也被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子，同時(shí)在電動(dòng)車(chē)應(yīng)用中也有很大前景，如混合動(dòng)力車(chē)和電動(dòng)車(chē)。鋰離子電池價(jià)格一直在下降，安全性不斷提升，而且它們既可以短時(shí)間內(nèi)需要大量能源的環(huán)境中（如電力環(huán)境）應(yīng)用，也可以在較實(shí)踐中需要相對(duì)較少能源的能源環(huán)境中應(yīng)用?？傮w而言，這些特性令鋰離子電池適合在整個(gè)電網(wǎng)（從大型公共級(jí)設(shè)備到輸配設(shè)施，以及獨(dú)立商業(yè)、工業(yè)和住宅系統(tǒng)）作為固定能源存儲(chǔ)。
麥肯錫的模型向公共級(jí)能源存儲(chǔ)證明了鋰離子電池的中心地位，但也提出2項(xiàng)警告：第一，根據(jù)具體應(yīng)用匹配不同類(lèi)型鋰離子電池的性能非常關(guān)鍵。例如有兩家主要的鋰離子電池供應(yīng)商正在競(jìng)爭(zhēng)一個(gè)特殊的工業(yè)應(yīng)用，其中一個(gè)公司的產(chǎn)品由于更快的充放電能力在86%的工作區(qū)域中比另外一家更經(jīng)濟(jì)，每年可增加收益接近25美元/千瓦時(shí)。第二，在一些特殊應(yīng)用中，非鋰離子技術(shù)可能工作效果更好。對(duì)于需量電費(fèi)和住宅太陽(yáng)能+存儲(chǔ)，某些鉛酸產(chǎn)品比鋰離子電池更劃算。對(duì)于大型風(fēng)電設(shè)施，除了極短時(shí)間（少于一小時(shí)）情況下，流動(dòng)池都比鋰離子電池經(jīng)濟(jì)，這種情況預(yù)計(jì)可持續(xù)到2020年。
政策和市場(chǎng)限制
麥肯錫模型表明，即使今天能源存儲(chǔ)也有利可圖，支持性的政策將會(huì)迅速使市場(chǎng)擴(kuò)大。在確實(shí)提供監(jiān)管支持的市場(chǎng)如美國(guó)PJM和加利福尼亞市場(chǎng)，能源存儲(chǔ)比其他沒(méi)有政策支持的產(chǎn)品應(yīng)用的快。在大多數(shù)市場(chǎng)，政策和鼓勵(lì)沒(méi)能優(yōu)化能源存儲(chǔ)配置。例如，不連續(xù)的可再生能源產(chǎn)出可以每分鐘兆瓦的速度改變，但是沒(méi)有大的鼓勵(lì)將可再生能源存儲(chǔ)用作平滑電力產(chǎn)出。
另一個(gè)問(wèn)題是稅收不同，且對(duì)鼓勵(lì)能源存儲(chǔ)配置沒(méi)有連續(xù)性。這樣一來(lái)，具有相似負(fù)荷需求的客戶(hù)也有不同選擇，一些稅收為電力系統(tǒng)采用存儲(chǔ)提供了鼓勵(lì)，然后也有一些沒(méi)有。將負(fù)荷與合適的稅收匹配并確保稅收的穩(wěn)定有助于對(duì)能源存儲(chǔ)建立經(jīng)濟(jì)的商業(yè)模式。
最后，不能將具體模型、客戶(hù)數(shù)據(jù)和電池性能（部分由于政策選擇和規(guī)則限制數(shù)據(jù)獲?。?dǎo)致確定和獲得現(xiàn)有機(jī)會(huì)也很困難。
如何把握未來(lái)
首先，能源存儲(chǔ)已經(jīng)在特定應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)成本經(jīng)濟(jì)。這一點(diǎn)在強(qiáng)調(diào)正式授權(quán)、一些存儲(chǔ)項(xiàng)目補(bǔ)貼和非經(jīng)濟(jì)或者很難衡量存儲(chǔ)經(jīng)濟(jì)特性的情況下被忽略。
第二，市場(chǎng)參與者需要獲得詳細(xì)數(shù)據(jù)，以此確認(rèn)和優(yōu)先有經(jīng)濟(jì)收益的客戶(hù)。由于能源存儲(chǔ)的復(fù)雜性，配置更需要推動(dòng)銷(xiāo)售模式而非拉動(dòng)銷(xiāo)售模式，優(yōu)先采用創(chuàng)造性的方式獲取和使用數(shù)據(jù)的企業(yè)。
第三，存儲(chǔ)提供商在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)系統(tǒng)時(shí)必須開(kāi)明，決定使用鋰離子電池、鉛酸、流動(dòng)池或者其他技術(shù)哪一個(gè)才能獲得最大價(jià)值。采用多項(xiàng)技術(shù)可能帶來(lái)額外成本，但也會(huì)避免突然的價(jià)格上浮。
第四，使用電池和負(fù)荷數(shù)據(jù)的公司可能獲得良好收益。每個(gè)客戶(hù)的獨(dú)有特性要求定制產(chǎn)品，包括發(fā)現(xiàn)和獲取最大價(jià)值計(jì)算方法的進(jìn)步。隨著監(jiān)管和技術(shù)的演進(jìn)，有力的客戶(hù)關(guān)系有助于獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)最有經(jīng)濟(jì)性的解決方案。
第五，如何利用存儲(chǔ)降低系統(tǒng)成本需要一些思考。案例可能包括與電力生產(chǎn)和消耗重大變動(dòng)相關(guān)的價(jià)格信號(hào)，鼓勵(lì)存儲(chǔ)服務(wù)于鄰近多區(qū)域的規(guī)則，以及優(yōu)先可再生電力自我消費(fèi)的稅收。
最重要的提示是，能源存儲(chǔ)的大規(guī)模配置對(duì)許多電力市場(chǎng)可能顛覆以往商業(yè)。例如在發(fā)達(dá)國(guó)家，傳統(tǒng)上中央或大型發(fā)電設(shè)施被用于滿(mǎn)足即時(shí)需求，輔助服務(wù)用語(yǔ)平滑發(fā)電和負(fù)荷間的矛盾。能源存儲(chǔ)正好提供這樣的輔助服務(wù)。最終，隨著成本的下降，存儲(chǔ)也將扮演更多角色，為電網(wǎng)提供越來(lái)越多的電力，代替電廠(chǎng)。當(dāng)然，現(xiàn)在這一時(shí)刻還沒(méi)有到來(lái)。必須承認(rèn)，能源存儲(chǔ)有機(jī)會(huì)從物理性和經(jīng)濟(jì)性方面改變工業(yè)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在上世紀(jì)或更久前定義了電力市場(chǎng)。
