電池儲能系統市場(chǎng)2024年或將達200億至250億美元

　　根據清潔技術(shù)咨詢(xún)機構Apricum公司的調查，用于固定應用的電池儲能系統(BESS)的數量已經(jīng)開(kāi)始大幅增長(cháng)，其中包括公用事業(yè)規模和分布式應用。根據最近的估計，預計將從2018年銷(xiāo)售額約10億美元增長(cháng)到2024年的200億至250億美元。

　　Apricum公司確定了固定電池儲能系統(BESS)增長(cháng)的三個(gè)主要驅動(dòng)因素：一是關(guān)于電池成本的積極進(jìn)展。二是改進(jìn)的監管框架，這兩者都提高了電池競爭力。三是固定電池儲能系統(BESS)是一個(gè)不斷增長(cháng)的可尋址服務(wù)市場(chǎng)。

　　1.電池成本

　　固定電池儲能系統(BESS)廣泛應用的關(guān)鍵先決條件是在電池壽命期間相關(guān)成本的下降。這主要通過(guò)削減資本支出，改善業(yè)績(jì)或改善融資條件來(lái)實(shí)現。

　　資本支出：

　　近年來(lái)成本下降幅度最大的固定電池儲能系統(BESS)技術(shù)是鋰離子電池，從2012年的約500-600美元/千瓦時(shí)下降到目前300-500美元/千瓦時(shí)。這主要是由于該技術(shù)在諸如“3C”行業(yè)(計算機、通信、消費電子)和電動(dòng)汽車(chē)等移動(dòng)應用中的主導地位以及由此帶來(lái)的制造規模經(jīng)濟。在此背景下，特斯拉公司計劃通過(guò)其在內華達州的35吉瓦時(shí)/千瓦的“Giga-Factory”工廠(chǎng)的生產(chǎn)進(jìn)一步降低鋰離子電池的成本。美國儲能電池制造商Alevo公司也宣布了類(lèi)似的計劃，計劃將一家廢棄的卷煙廠(chǎng)改造成一個(gè)16吉瓦時(shí)的電池生產(chǎn)工廠(chǎng)。

　　如今，大多數儲能技術(shù)創(chuàng )業(yè)公司都在致力于采用低資本支出的其他方法。他們意識到將很難滿(mǎn)足鋰離子電池的生產(chǎn)量，像Eos、Aquion或Ambri這樣的公司正在設計他們的電池，以便從一開(kāi)始就滿(mǎn)足一定的成本要求。這可以通過(guò)為電極、質(zhì)子交換膜和電解質(zhì)使用大量廉價(jià)的原材料以及高度自動(dòng)化技術(shù)，并將其生產(chǎn)外包給全球規模的生產(chǎn)制造承包商(如富士康)來(lái)實(shí)現。因此，Eos公司表示其兆瓦級系統的價(jià)格僅為160美元/千瓦時(shí)。

　　另外，創(chuàng )新采購可以幫助降低固定電池儲能系統(BESS)的投資成本。例如，博世、寶馬和瑞典公用事業(yè)公司Vattenfall公司正在安裝基于寶馬i3和ActiveE轎車(chē)使用的鋰離子電池的2MW/2MWh固定式儲能系統。

　　性能：

　　電池的性能參數可以通過(guò)制造商和運營(yíng)商的努力得到改善，以降低電池儲能系統(BESS)的成本。電池的壽命(生命周期和循環(huán)壽命)顯然對電池的經(jīng)濟性有很大的影響。在制造水平上，通過(guò)向活性化學(xué)品添加專(zhuān)有添加劑以及改進(jìn)生產(chǎn)工藝以達到更加均勻一致的電池質(zhì)量，可以延長(cháng)工作壽命。

　　顯然，電池應始終有效地工作在其設計的操作范圍內，例如，當涉及放電深度(DOD)時(shí)。通過(guò)限制應用中可能的放電深度(DOD)或通過(guò)使用容量高于要求的系統可以顯著(zhù)延長(cháng)循環(huán)壽命。通過(guò)嚴格的實(shí)驗室測試獲得的最佳操作限制的詳細知識，以及具有適當的電池管理系統(BMS)是一大優(yōu)勢。往返效率損失主要是由于電池單體化學(xué)中固有的滯后現象造成的。而采用適當的充電或放電速率，以及保持良好的放電深度(DOD)有助于保持高效率。

　　此外，電池系統的部件(冷卻、加熱或電池管理系統待)所消耗的電能影響效率并應保持在最小值。例如，通過(guò)向鉛酸電池添加機械元件以防止枝晶形成，可以緩解電池容量隨時(shí)間推移的退化。

　　融資條件：

　　固定電池儲能系統(BESS)項目的銀行業(yè)務(wù)往往受到有限的業(yè)績(jì)記錄以及融資機構在電池儲能領(lǐng)域的性能、維護和商業(yè)模式方面的經(jīng)驗不足的影響。

　　電池儲能系統(BESS)項目的供應商和開(kāi)發(fā)商應該嘗試改善投資條件，例如，通過(guò)標準化保修努力或通過(guò)實(shí)施電池的全面測試流程等。

　　總的來(lái)說(shuō)，隨著(zhù)上述資本開(kāi)支下降和電池數量不斷增加，投資者的信心將會(huì )增加，其融資成本將下降。

　　2.監管框架

　　WEMAG/Younicos公司部署的電池儲能系統

　　像所有進(jìn)入成熟市場(chǎng)的相對新生的技術(shù)一樣，電池儲能系統(BESS)在一定程度上依賴(lài)于有利的監管框架。至少這意味著(zhù)電池儲能系統(BESS)沒(méi)有市場(chǎng)參與的障礙。在理想情況下，政府部門(mén)將看到固定存儲系統的價(jià)值并相應地激勵其應用。

　　消除其應用障礙影響的一個(gè)例子是美國聯(lián)邦能源管理委員會(huì )(FERC)頒布的第755號令，其要求ISOs3和RTOs4提供更快、更準確和更高M(jìn)W-MILIEE55資源的績(jì)效支付。由于獨立運營(yíng)商PJM公司相應于2012年10月對其批發(fā)電力市場(chǎng)進(jìn)行了相應改造，因此儲能規模一直在增加，其結果是在美國2014年部署的62兆瓦的儲能設備中，三分之二是PJM公司的儲能產(chǎn)品。

　　在德國，購買(mǎi)太陽(yáng)能和儲能系統的住宅用戶(hù)可以從德國政府擁有的開(kāi)發(fā)銀行KfW獲得低息貸款，并在購買(mǎi)價(jià)格上獲得高達30%的回扣。迄今為止，這已經(jīng)促使了大約12000個(gè)儲能系統的安裝，但應該指出的是，另外13000個(gè)儲能系統是在該程序之外構建的。

　　2013年，加利福尼亞州的監管機構(CPUC)提出要求，到2020年，公用事業(yè)部門(mén)必須購買(mǎi)1.325GW的儲能容量。該采購計劃旨在演示電池如何實(shí)現電網(wǎng)現代化，并幫助太陽(yáng)能和風(fēng)能的整合。

　　上述例子都是在儲能領(lǐng)域引起重大關(guān)注的重大事件。然而，規則中較小的、往往未被注意的變化可能會(huì )對電池儲能系統(BESS)的區域適用性產(chǎn)生強大的影響。其潛在的例子包括：

　　通過(guò)簡(jiǎn)單地減少德國主要儲能市場(chǎng)的最低容量要求，住宅儲能系統將被允許作為虛擬電廠(chǎng)參與，進(jìn)一步加強了分布式電池儲能系統(BESS)的商業(yè)案例。

　　2009年生效的《歐盟第三次能源改革方案》的核心要素是電力公司的發(fā)電和銷(xiāo)售業(yè)務(wù)與其輸電網(wǎng)絡(luò )的分離。在這種情況下，由于一些法律上的不確定性，輸電系統運營(yíng)商(TSO)將被允許運行儲能系統的條件并不完全清楚。立法的改進(jìn)將為電池儲能系統(BESS)在電網(wǎng)支持方面的更加廣泛應用奠定基礎。

　　3.可尋址服務(wù)的市場(chǎng)

　　AEG電源解決方案

　　全球電力市場(chǎng)的具體趨勢正在引發(fā)日益增長(cháng)的服務(wù)需求，原則上可以采用固定電池儲能系統(BESS)服務(wù)。其相關(guān)趨勢是：

　　由于可再生能源波動(dòng)性以及在自然災害期間增加電力供應彈性的原因，電力系統對靈活性的需求日益增加。在這里，儲能項目可以提供頻率和電壓控制，電網(wǎng)擁塞緩解，可再生能源緊固和黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)。

　　由于老化或容量不足而導致的發(fā)電和輸電和配電基礎設施的擴建和實(shí)施，以及農村地區的電氣化增加。在這種情況下，電池儲能系統(BESS)可作為推遲或避免基礎設施投資的替代方案，用于穩定孤島電網(wǎng)或提高離網(wǎng)系統中柴油發(fā)電機組的效率。

　　工業(yè)、商業(yè)和住宅終端用戶(hù)正在努力應對更高的電費，特別是由于價(jià)格變化和需求費用所致。對于(潛在的)住宅太陽(yáng)能發(fā)電業(yè)主來(lái)說(shuō)，下降的上網(wǎng)電價(jià)會(huì )影響經(jīng)濟可行性。此外，電力供應往往不可靠，并且供電質(zhì)量差。固定式電池可以幫助增加自我消耗，執行“峰值削峰”和“峰值轉移”，同時(shí)提供不間斷電源(UPS)。

　　顯然，為滿(mǎn)足這種需求，有各種傳統的非儲能選擇。電池是否構成更好的選擇必須根據具體情況進(jìn)行評估，并且在不同地域之間可能會(huì )有很大差異。例如，盡管在澳大利亞和美國德克薩斯州等地有一些積極的商業(yè)案例，但這些案例都需要克服遠距離輸電的問(wèn)題，德國中等電壓水平的典型電纜長(cháng)度小于10公里，這使得傳統的電網(wǎng)擴展在大多數情況下是成本更低的替代方案。

　　通常，只用電池儲能系統(BESS)提供服務(wù)是不夠的。因此，服務(wù)應該結合到“效益疊加”中，以便通過(guò)多種機制降低成本并進(jìn)行補償。從具有最大收入來(lái)源的應用程序開(kāi)始，首先應該使用備用容量來(lái)抓住現場(chǎng)機會(huì )并避免像UPS電源那樣的監管障礙。對于任何剩余容量，交付給電網(wǎng)的服務(wù)(如頻率調節)也可以考慮。毋庸置疑，額外的服務(wù)不能阻礙主要服務(wù)的發(fā)展。

　　對儲能市場(chǎng)參與者的影響

　　上述推動(dòng)因素的改善將帶來(lái)新的商業(yè)機會(huì )以及隨之而來(lái)的市場(chǎng)增長(cháng)。然而，消極的事態(tài)發(fā)展反過(guò)來(lái)會(huì )導致商業(yè)模式未能達到甚至失去經(jīng)濟可行性。例如，由于某些原材料出現意外短缺，所預計的成本下降可能無(wú)法實(shí)現，或者新技術(shù)的商業(yè)化并未按預期進(jìn)行。法規的變化可能會(huì )形成固定電池儲能系統(BESS)無(wú)法參與的框架。此外，鄰近行業(yè)的發(fā)展可能會(huì )對固定電池儲能系統(BESS)產(chǎn)生額外的競爭，例如使用的可再生能源進(jìn)行頻率控制：在某些市場(chǎng)(例如愛(ài)爾蘭)，電網(wǎng)標準已經(jīng)要求風(fēng)電場(chǎng)作為主要的電力儲備。

　　因此，企業(yè)必須對互密切關(guān)注，預測并積極影響電池成本、監管框架和成功參與固定電池儲能全球市場(chǎng)的需求。