中國的能源革命中正在出現的包括發(fā)展可再生能源、在電力市場(chǎng)中競標電量、構建更加靈活可靠的電力系統等的趨勢，也為儲能的發(fā)展提供了多元化的場(chǎng)景。
儲能行業(yè)指導意見(jiàn)下發(fā)在即，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）近日參加由加州儲能聯(lián)盟（CESA）主辦的北美儲能峰會(huì )（ESNA），觀(guān)察了加州的儲能應用模式和長(cháng)期的市場(chǎng)發(fā)展趨勢。
公用事業(yè)公司成為推進(jìn)儲能等分布式資源參與電力系統服務(wù)的重要力量
隨著(zhù)可再生能源裝機規?？焖僭黾?，為延緩輸配電系統投資、解決高峰電力需求、提高供電穩定性，近年來(lái)美國公用事業(yè)公司加大了對非傳統電力替代解決方案的示范應用力度，包括傳統能效措施、需求響應降低高峰負荷、儲能系統減輕配電線(xiàn)路容量負荷等多種措施。
從2015年開(kāi)始，加州、紐約州等政府開(kāi)始實(shí)施發(fā)展激勵項目，要求大型投資者所有的公用事業(yè)公司（IOUs）開(kāi)放一定的電網(wǎng)投資計劃，允許分布式資源參與其中，包括紐約州能源愿景改革計劃（NewYork’sReformingtheEnergyVisioninitiative）和加州分布式資源發(fā)展計劃（California’sDistributionResourcesPlan）等項目快速開(kāi)展起來(lái)。與此同時(shí)，AB2514法案要求州內的三家投資者所有的公用事業(yè)公司（IOUs）在2020年前完成1.3GW儲能采購目標，涉及規模小于10kW的小型儲能系統和10kW~5MW的大型儲能系統。
針對儲能，加州的太平洋燃氣電力公司（PG&E）、圣地亞哥燃氣電力公司（SDG&E）、南加州愛(ài)迪生公司（SCE）等公用事業(yè)公司一方面積極推動(dòng)電網(wǎng)級儲能電站和工商業(yè)用戶(hù)側儲能電站的建設，另一方面還正在積極通過(guò)與用戶(hù)共享資產(chǎn)的模式，集成用戶(hù)側分布式儲能資源提供電力服務(wù)。在加州，分布式儲能系統和大型集中式儲能系統不僅幫助公用事業(yè)公司實(shí)現了延緩輸配電升級、提高供電穩定性等應用價(jià)值，更通過(guò)參與容量、能量、輔助服務(wù)等電力市場(chǎng)服務(wù)獲取了經(jīng)濟回報。
在實(shí)際需求和政策推力的共同作用下，加州公用事業(yè)公司安裝應用儲能的力度不斷加大，成為推進(jìn)加州儲能項目的最重要力量。根據美國智能電網(wǎng)聯(lián)盟（SEPA）發(fā)布的2016年公用事業(yè)公司儲能業(yè)務(wù)研究報告，2016年美國公用事業(yè)公司儲能裝機規模排行榜的前五位被SCE、SDG&E、IID、PG&E等四家加州公用事業(yè)公司所占據。
表12016年美國公用事業(yè)公司儲能安裝容量排名
“儲能+燃氣機組”成為加州儲能應用的新亮點(diǎn)
在加州，公用事業(yè)公司普遍不擁有發(fā)電資源，發(fā)電資源的調度由加州的ISO（CAISO）統一負責。對于擁有一定發(fā)電資源的公用事業(yè)公司，其發(fā)電資源也需要參與CAISO的日前和實(shí)時(shí)能量市場(chǎng)競標。
2016年起，南加州愛(ài)迪生公司（SCE）開(kāi)始嘗試儲能與傳統發(fā)電機組聯(lián)用的新型應用模式。2017年4月，SCE、GE、WellheadPowerSolutions合作安裝運行了全球首個(gè)燃氣輪機-儲能混合發(fā)電系統（HybridEnhancedGasTurbine，HybridEGT）。該系統安裝于Norwalk&RanchoCucamonga配電站，包括50MW燃氣輪機和11MW/4.3MWh電池儲能系統。
儲能系統的加入可以確保燃氣輪機在最佳功率狀態(tài)下穩定運行，同時(shí)還可以配合燃氣輪機，以更快的響應速度競標參與CAISO的調頻市場(chǎng)。儲能系統不僅可以幫助降低燃氣機組60%的運行成本，每年還能夠節省200加侖的水資源消耗。該項目也因為創(chuàng )新的應用模式和良好的應用效果，獲得了本次北美儲能峰會(huì )的儲能項目大獎。
鑒于該項目良好的運行效果，SCE還計劃在其他燃氣電站和水電站中安裝儲能系統提高調頻響應能力和機組靈活性。
圖1SCENorwalk&RanchoCucamonga燃氣輪機-儲能混合系統項目示意圖
儲能為解決電力容量短缺提供快速解決方案
在加州，儲能在解決由于基礎設施事故而引發(fā)的電力系統危機的過(guò)程中正在發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。與建設燃氣電站復雜的審批流程、安裝光伏無(wú)法提供夜間供電以及水電設施無(wú)法在城鎮建設等問(wèn)題相比，電網(wǎng)級儲能系統由于具有快速安裝、靈活響應的特點(diǎn)而成為公用事業(yè)公司優(yōu)先選擇的解決方案之一。2012年和2015年，核電站事故和儲氣庫泄露造成了加州嚴重的斷電事故。因此，在2016年AlisoCanyon儲氣庫泄露事故發(fā)生后，CPUC要求SCE和SDG&E加大、加快儲能系統的采購力度。
位于圣地亞哥附近Escondido地區的30MW/120MWh鋰離子電池儲能項目就是SDG&E為應對AlisoCanyon儲氣庫泄露事故引發(fā)的電力容量短缺危機而實(shí)施的儲能解決方案。該項目由AESEnergyStorage建設，僅用時(shí)6個(gè)月便建成投運，是目前全球已運行的規模最大的鋰離子電池儲能項目。在電力負荷高峰時(shí)段，該系統30MW的放電功率，可以保障20000個(gè)家庭連續4小時(shí)的電力供應。該項目將增強其管轄區域內的供電可靠性，同時(shí)可以最大化的利用可再生能源。另外，AES還與SDG&E合作在所轄區域的ElCajon建設7.5MW/30MWh的儲能項目。
與此同時(shí)，加州另一家公用事業(yè)公司南加州愛(ài)迪生公司（SCE）也分別特斯拉和GreenSmith合作，在6個(gè)月內完成了兩個(gè)80MWh儲能項目的安裝。加州的經(jīng)驗已經(jīng)表明，儲能技術(shù)成本的快速下降和儲能系統生產(chǎn)供應能力的快速提升，為電網(wǎng)級儲能解決方案的實(shí)施提供了強有力的保障，確保儲能在解決電力系統容量短缺、提高清潔能源利用效率、應對輸配電擴容升級的過(guò)程中發(fā)揮日益重要的作用。
圖2Escondido30MW/120MWh鋰離子電池儲能系統項目示意圖
儲能與分布式資源（DERs）和數字化技術(shù)的相互融合成為構建新型電力結構的重要力量
在電力系統朝著(zhù)低碳化、數字化和去中心化方向進(jìn)行轉型的大背景下，面對日益增長(cháng)的電力需求，美國各大公用事業(yè)公司和大型電力用戶(hù)都在積極探索利用用戶(hù)側的能效、需求響應、光伏和儲能等分布式能源技術(shù)，構建戶(hù)用微網(wǎng)、工商業(yè)微網(wǎng)和公用事業(yè)級微網(wǎng)，實(shí)現多種分布式能源技術(shù)的協(xié)調優(yōu)化運行，提供就地化的電力供應解決方案。加州大學(xué)圣地亞哥分校微網(wǎng)示范項目就是多種分布式能源技術(shù)綜合應用的代表案例，系統內就整合了燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)、蓄冷蓄熱、電池儲能、電動(dòng)汽車(chē)V2G、電動(dòng)汽車(chē)光儲充電站、動(dòng)力電池梯次利用、燃氣輪機等多種不同技術(shù)。
圖3加州大學(xué)圣地亞哥分校微網(wǎng)示范項目示意圖
儲能在構建分布式能源系統中的重要性不言而喻，但是如何確保儲能與其他分布式資源高效協(xié)調運行、如何實(shí)現不同負荷曲線(xiàn)的統一管理、如何充分發(fā)揮儲能的靈活性?xún)r(jià)值，則需要數字化、智能化軟件控制技術(shù)給予強有力的支撐。為此，Stem、Greensmith等儲能系統集成商正在建立“軟件驅動(dòng)的儲能系統”的理念，真正實(shí)現分布式資源系統對于傳統電力體系結構的顛覆作用。
隨著(zhù)儲能技術(shù)成本快速下降和公眾對于儲能應用價(jià)值認知的不斷增強，儲能的應用領(lǐng)域和應用價(jià)值也在不斷升級，逐漸從離網(wǎng)光儲應用拓展到提高電能質(zhì)量、提供備用電源，再到電費賬單管理和參與電網(wǎng)服務(wù)。
圖4儲能在加州電力系統應用領(lǐng)域示意圖
根據CNESA對于美國儲能市場(chǎng)發(fā)展態(tài)勢的觀(guān)察，除了在工商業(yè)用戶(hù)側電費管理率先實(shí)現商業(yè)化之外，在成熟電力市場(chǎng)的支撐下，儲能的商業(yè)化應用已經(jīng)滲透到了電力系統發(fā)輸配用等各個(gè)環(huán)節，并且表現出了多領(lǐng)域協(xié)同、多重應用價(jià)值疊加的發(fā)展趨勢。相信加州儲能市場(chǎng)的發(fā)展經(jīng)驗，將會(huì )對其他國家和地區儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到很好的引領(lǐng)和示范作用，CNESA也會(huì )對加州儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行持續關(guān)注。
