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根據(jù)清潔技術(shù)咨詢機(jī)構(gòu)Apricum公司的調(diào)查，用于固定應(yīng)用的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)的數(shù)量已經(jīng)開始大幅增長，其中包括公用事業(yè)規(guī)模和分布式應(yīng)用。根據(jù)最近的估計(jì)，預(yù)計(jì)將從2018年銷售額約10億美元增長到2024年的200億至250億美元。
Apricum公司確定了固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)增長的三個(gè)主要驅(qū)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(jiān)管框架，這兩者都提高了電池競爭力。三是固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)是一個(gè)不斷增長的可尋址服務(wù)市場。
1.電池成本
固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)廣泛應(yīng)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。這主要通過削減資本支出，改善業(yè)績或改善融資條件來實(shí)現(xiàn)。
資本支出：
近年來成本下降幅度最大的固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(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(jì)算機(jī)、通信、消費(fèi)電子)和電動(dòng)汽車等移動(dòng)應(yīng)用中的主導(dǎo)地位以及由此帶來的制造規(guī)模經(jīng)濟(jì)。在此背景下，特斯拉公司計(jì)劃通過其在內(nèi)華達(dá)州的35吉瓦時(shí)/千瓦的“Giga-Factory”工廠的生產(chǎn)進(jìn)一步降低鋰離子電池的成本。美國儲(chǔ)能電池制造商Alevo公司也宣布了類似的計(jì)劃，計(jì)劃將一家廢棄的卷煙廠改造成一個(gè)16吉瓦時(shí)的電池生產(chǎn)工廠。
如今，大多數(shù)儲(chǔ)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(shí)到將很難滿足鋰離子電池的生產(chǎn)量，像Eos、Aquion或Ambri這樣的公司正在設(shè)計(jì)他們的電池，以便從一開始就滿足一定的成本要求。這可以通過為電極、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(guī)模的生產(chǎn)制造承包商(如富士康)來實(shí)現(xiàn)。因此，Eos公司表示其兆瓦級(jí)系統(tǒng)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(chǔ)能系統(tǒng)(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轎車使用的鋰離子電池的2MW/2MWh固定式儲(chǔ)能系統(tǒng)。
性能：
電池的性能參數(shù)可以通過制造商和運(yùn)營商的努力得到改善，以降低電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)的成本。電池的壽命(生命周期和循環(huán)壽命)顯然對(duì)電池的經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。在制造水平上，通過向活性化學(xué)品添加專有添加劑以及改進(jìn)生產(chǎn)工藝以達(dá)到更加均勻一致的電池質(zhì)量，可以延長工作壽命。
顯然，電池應(yīng)始終有效地工作在其設(shè)計(jì)的操作范圍內(nèi)，例如，當(dāng)涉及放電深度(DOD)時(shí)。通過限制應(yīng)用中可能的放電深度(DOD)或通過使用容量高于要求的系統(tǒng)可以顯著延長循環(huán)壽命。通過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室測試獲得的最佳操作限制的詳細(xì)知識(shí)，以及具有適當(dāng)?shù)碾姵毓芾硐到y(tǒng)(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(xiàn)象造成的。而采用適當(dāng)?shù)某潆娀蚍烹娝俾剩约氨３至己玫姆烹娚疃?DOD)有助于保持高效率。
此外，電池系統(tǒng)的部件(冷卻、加熱或電池管理系統(tǒng)待)所消耗的電能影響效率并應(yīng)保持在最小值。例如，通過向鉛酸電池添加機(jī)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(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)項(xiàng)目的銀行業(yè)務(wù)往往受到有限的業(yè)績記錄以及融資機(jī)構(gòu)在電池儲(chǔ)能領(lǐng)域的性能、維護(hù)和商業(yè)模式方面的經(jīng)驗(yàn)不足的影響。
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)項(xiàng)目的供應(yīng)商和開發(fā)商應(yīng)該嘗試改善投資條件，例如，通過標(biāo)準(zhǔn)化保修努力或通過實(shí)施電池的全面測試流程等。
總的來說，隨著上述資本開支下降和電池?cái)?shù)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(jiān)管框架
WEMAG/Younicos公司部署的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)
像所有進(jìn)入成熟市場的相對(duì)新生的技術(shù)一樣，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)在一定程度上依賴于有利的監(jiān)管框架。至少這意味著電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)沒有市場參與的障礙。在理想情況下，政府部門將看到固定存儲(chǔ)系統(tǒng)的價(jià)值并相應(yīng)地激勵(lì)其應(yīng)用。
消除其應(yīng)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(hào)令，其要求ISOs3和RTOs4提供更快、更準(zhǔn)確和更高M(jìn)W-MILIEE55資源的績效支付。由于獨(dú)立運(yùn)營商PJM公司相應(yīng)于2012年10月對(duì)其批發(fā)電力市場進(jìn)行了相應(yīng)改造，因此儲(chǔ)能規(guī)模一直在增加，其結(jié)果是在美國2014年部署的62兆瓦的儲(chǔ)能設(shè)備中，三分之二是PJM公司的儲(chǔ)能產(chǎn)品。
在德國，購買太陽能和儲(chǔ)能系統(tǒng)的住宅用戶可以從德國政府擁有的開發(fā)銀行KfW獲得低息貸款，并在購買價(jià)格上獲得高達(dá)30%的回扣。迄今為止，這已經(jīng)促使了大約12000個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝，但應(yīng)該指出的是，另外13000個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)是在該程序之外構(gòu)建的。
2013年，加利福尼亞州的監(jiān)管機(jī)構(gòu)(CPUC)提出要求，到2020年，公用事業(yè)部門必須購買1.325GW的儲(chǔ)能容量。該采購計(jì)劃旨在演示電池如何實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)現(xiàn)代化，并幫助太陽能和風(fēng)能的整合。
上述例子都是在儲(chǔ)能領(lǐng)域引起重大關(guān)注的重大事件。然而，規(guī)則中較小的、往往未被注意的變化可能會(huì)對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)的區(qū)域適用性產(chǎn)生強(qiáng)大的影響。其潛在的例子包括：
通過簡單地減少德國主要儲(chǔ)能市場的最低容量要求，住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)將被允許作為虛擬電廠參與，進(jìn)一步加強(qiáng)了分布式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(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(tǒng)運(yùn)營商(TSO)將被允許運(yùn)行儲(chǔ)能系統(tǒng)的條件并不完全清楚。立法的改進(jìn)將為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)在電網(wǎng)支持方面的更加廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
3.可尋址服務(wù)的市場
AEG電源解決方案
全球電力市場的具體趨勢正在引發(fā)日益增長的服務(wù)需求，原則上可以采用固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(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(zāi)害期間增加電力供應(yīng)彈性的原因，電力系統(tǒng)對(duì)靈活性的需求日益增加。在這里，儲(chǔ)能項(xiàng)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(dǎo)致的發(fā)電和輸電和配電基礎(chǔ)設(shè)施的擴(kuò)建和實(shí)施，以及農(nóng)村地區(qū)的電氣化增加。在這種情況下，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)可作為推遲或避免基礎(chǔ)設(shè)施投資的替代方案，用于穩(wěn)定孤島電網(wǎng)或提高離網(wǎng)系統(tǒng)中柴油發(fā)電機(jī)組的效率。
工業(yè)、商業(yè)和住宅終端用戶正在努力應(yīng)對(duì)更高的電費(fèi)，特別是由于價(jià)格變化和需求費(fèi)用所致。對(duì)于(潛在的)住宅太陽能發(fā)電業(yè)主來說，下降的上網(wǎng)電價(jià)會(huì)影響經(jīng)濟(jì)可行性。此外，電力供應(yīng)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(zhí)行“峰值削峰”和“峰值轉(zhuǎn)移”，同時(shí)提供不間斷電源(UPS)。
顯然，為滿足這種需求，有各種傳統(tǒng)的非儲(chǔ)能選擇。電池是否構(gòu)成更好的選擇必須根據(jù)具體情況進(jìn)行評(píng)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(yuǎn)距離輸電的問題，德國中等電壓水平的典型電纜長度小于10公里，這使得傳統(tǒng)的電網(wǎng)擴(kuò)展在大多數(shù)情況下是成本更低的替代方案。
通常，只用電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)提供服務(wù)是不夠的。因此，服務(wù)應(yīng)該結(jié)合到“效益疊加”中，以便通過多種機(jī)制降低成本并進(jìn)行補(bǔ)償。從具有最大收入來源的應(yīng)用程序開始，首先應(yīng)該使用備用容量來抓住現(xiàn)場機(jī)會(huì)并避免像UPS電源那樣的監(jiān)管障礙。對(duì)于任何剩余容量，交付給電網(wǎng)的服務(wù)(如頻率調(diào)節(jié))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(duì)儲(chǔ)能市場參與者的影響
上述推動(dòng)因素的改善將帶來新的商業(yè)機(jī)會(huì)以及隨之而來的市場增長。然而，消極的事態(tài)發(fā)展反過來會(huì)導(dǎo)致商業(yè)模式未能達(dá)到甚至失去經(jīng)濟(jì)可行性。例如，由于某些原材料出現(xiàn)意外短缺，所預(yù)計(jì)的成本下降可能無法實(shí)現(xiàn)，或者新技術(shù)的商業(yè)化并未按預(yù)期進(jìn)行。法規(guī)的變化可能會(huì)形成固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(BESS)無法參與的框架。此外，鄰近行業(yè)的發(fā)展可能會(huì)對(duì)固定電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(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(例如愛爾蘭)，電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)要求風(fēng)電場作為主要的電力儲(chǔ)備。
因此，企業(yè)必須對(duì)互密切關(guān)注，預(yù)測并積極影響電池成本、監(jiān)管框架和成功參與固定電池儲(chǔ)能全球市場的需求。
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