如果储能被认为是一种必要,那么优先考虑的就是让利益相关者对未来的电网运营进行反思。特别是,他们应该评估潜在的储能需求,以便能够及时开发出适当可靠的系统。
“我们需要确保每个人都停止安装200兆瓦的太阳能,而不采取共同的平衡措施。这样做是为了避免使用煤电。他们需要自提供完全可靠和可调度的可再生能源,而不是几年后才提供。”美国液体空气储能公司HighviewPower JAVIER CAVADA称。
越来越多的生产商开始承担起责任,混合可再生能源项目正在成为一种可靠、可负担、可调度的可再生能源一体化解决方案,以解决关键需求。这些项目可以让可再生能源更广泛地参与市场,并在需求高峰期使用储存的电能,否则就需要天然气峰值发电厂发电。
然而,这一概念面临着重要的监管和政策障碍。首先,大多数系统没有混合项目能力认证。太阳能和风能的认证已经存在,许多运营商正在开发电池存储能力的认证。即便如此,混合项目的专业能力几乎没有进展。其他障碍包括联网、调度和补偿问题。所有这些问题都可以通过在储能发展的早期阶段让不同的利益相关者参与来解决,这些利益相关者包括监管机构、系统运营商、客户、公用事业公司等等。
第三步:挖掘储能的全部潜在价值
储能发展的主要挑战是,并不是所有的潜在好处(例如节省资本支出,减少传输和流通支出,电网加固等等)都可以被套利,或通过提供辅助服务合同的基础上来实现。这是由于这些服务所产生的利益广泛地散布在不同的工业参与者身上。在大多数国家,由于储能的外部积极性并未被捕捉到,因此存在一个市场缺失的问题。
A. 为储能创造公平竞争的环境
随着流行的“时间转移”应用,储能也可以用于许多其他应用,包括延缓输电和配电投资、辅助服务、峰谷套利等。今天,在世界上一些最先进的市场上,现代储能技术及其参与电力系统的情况仍在试验中。一个允许储能可以公平地与其他主体竞争的监管环境,对于储能的持续增长至关重要,另外建立进入这些市场的储能规则也同样重要。
“一个重要的方面是允许储能参与批发市场。对于辅助服务,储能可以比当前的任何其他资源做得更好。反应更快,也更干净。”Fluence储能公司的STEPHEN COUGHLIN认为。
在这个问题上,下面概述的几个最近的监管变化预计将对储能产生巨大的影响。
美国于2018年2月颁布了FERC 841条例,该条例要求电网运营商消除在批发容量、能源和辅助服务市场针对储能的障碍。此外,FERC 845法令修订了发电设施的定义,考虑电力储能,并认识到其在技术上既不是发电,也不是负荷的独特特性。在欧盟内部,“面向所有欧洲人的清洁能源”计划为储能打开了电力市场的大门。
在中国,公用事业规模的储能是由国有项目推动的。中国国家能源局宣布,到2020年,辅助服务市场将从基本的补偿机制向与现货能源价格相结合的市场模式过渡。随着技术的成熟和随之而来的成本削减,美国储能市场将在2024年前呈现指数级增长。
B. 允许储能项目同时提供多个服务
一个精心设计和优化的储能系统的最重要的好处之一是即利用相同的设备、系统或过程来交付多个服务,最大限度地增加财务收益。随着今天不断变化的费率结构、市场需求和激励计划,基于叠加服务的价值,系统的投资回报已经变得更加多元和具有经济效益。
“为了加速电储能的发展,需要对多重叠加的服务进行评估。目前,大多数系统被部署在单一的应用程序:降低需量,备用电源,或者储存光伏弃电。这导致电池超过一半的系统寿命被闲置或未被充分利用。”全球著名咨询机构IHS Markit的JULIAN JANSEN在接受采访时说。
然而,尽管公用事业和监管机构一直在玩弄价值叠加的理念,甚至为了利用储能的不同应用而采取了一些小的改变,但大规模的价值叠加仍有待广泛实施。2018年1月,美国加州公用事业委员会通过向批发市场、配电网、输电系统和其他用途提供多种服务,为储能制定了新的市场规则。在该法令中,美国加州公用事业委员会承认,目前的市场规则,包括公用事业标准合同和项目收费,未能支持一种能源获得多种服务的可能。
“储能的商业模式依赖于价值积累,为客户提供一套服务,例如当地公用事业和电网。通过将两个或三个不同的合同叠加在一起,你就可以获得不同服务的报酬。为此,您需要非常细致地衡量不同的服务,以避免重复支付。监管模式需要演变,以允许这种契约式的努力。这在大多数地区还没有实施。”美国Stem公司POLLY SHAW说。
另一个叠加服务的机会是使用人工智能(AI)。人工智能打开了许多可能性,以最大限度地从储能项目获取回报。这包括执行预测分析、机器学习、大数据和边缘计算。可以获取和分析有关负荷、发电、天气、附近电网拥堵和电价的数据。
“储能背后的全部秘密武器不是硬件产品,而是控制充放电及其网络运行的软件。越来越多地将人工智能用于预测分析、天气模式、建筑物的负荷行为、客户可用的设计选项、预测负荷行为以及决定充电还是放电,以实现客户经济价值的最大化。”POLLY SHAW表示。
人工智能也是累积不同合同收入的关键。它可以驱动储存在电池网络中的未使用能源的“输送”,作为一种虚拟集成的资源,输送到那些需要电力的电网位置。例如,在某一天,储能系统可能能够执行可再生能源加固,同时也有助于管理使用时间收费和参与需求响应程序。不过,每个演习的次数和时间将取决于云层、建筑物的运作时间表和负荷要求,以及某一天的其他因素。如果没有一个明智的优化方法,这可能会导致错过的经济机会和影响的电池性能或运行寿命。
“这一切都是通过复杂的算法进行优化,这些算法通常是人工智能驱动的,目的是尽可能多地获取价值,同时保持电池系统的完整性和退化状况。”储能系统集成商NRStor技术负责人MOE HAJABED认为。
它可以是一个由安装在消费者、最终用户或高度使用场所(如工业设施)的数千个混合储能单元(电力、热力等)组成的网络,这项任务的速度和复杂性需要超级人工智能。
C. 探索行业与行业之间的耦合机会
除了使用电池外,储能技术也在推动乘用车的电气化。储热和化学储能正在成为部门耦合的关键推动者。简单地说,部门耦合充当了清洁能源和消费者之间的纽带。
“我们真的是为了行业耦合而设计的,而不仅仅是为了套利或销售电池。9年前,我们认识到需要大规模、长期绿色的灵活性能源。”全球最大风电设备生产商西门子歌美飒研究人员HASAN OZDEM表示。
储热可以捕获工业产生的热量,在能源价格最高时由公司出售,从而创造新的收入来源。例如,钢铁公司可以将燃料供应与发电分开:一种储存烟气热量的方式,然后用它来发电,再以最高价格出售。
“如果你在一个工业综合体旁边经营一个风电场,你可以将多余的风能以热能的形式储存起来,并将这些热能以加工热的形式释放到工业综合体中。你也可以做区域供暖,或者你也可以用蒸汽涡轮机发电。”德国储能企业KRAFTBLOCK CEO MARTIN SCHICHTEL向世界能源理事会介绍。
此外,西门子歌美飒等公司正在考虑利用蓄热来改造传统发电厂。这种技术的储能原理很简单,就是将可再生能源产生的多余电能,通过用一种巨大的“吹风机”,将成千上万吨的火山碎石加热到600摄氏度,从而将电能转化为热能;当电网需要储能系统发电时,通过的传统的蒸汽轮机就可将储存的热能转化为电能。如果与外界隔离好的话,火山石的热能可以储存几个星期。