電池儲能系統(tǒng)通常被人們譽為開啟可再生能源未來的鑰匙。而電池成本正在持續(xù)下降，使得這一愿景更接近現(xiàn)實。事實上，對許多商業(yè)客戶來說，投資電池以降低能源成本具有很好的成本效益。

但這也有很多問題，許多商業(yè)客戶將面臨電網(wǎng)電費設(shè)計問題，這些設(shè)計造成了儲能電池的低效使用。實際上，這種不斷增長的儲能市場機(jī)會表明人們需要對傳統(tǒng)的需量電費(demand-charge)進(jìn)行重新設(shè)計，而原來的需量電費不能滿足日益增長的可再生能源系統(tǒng)的需求。

商業(yè)客戶的新機(jī)遇

隨著電池成本持續(xù)下降，美國數(shù)百萬的商業(yè)客戶有機(jī)會使用經(jīng)濟(jì)高效的電池儲能系統(tǒng)來減少電費。最近的報告強(qiáng)調(diào)了將電池用于需量電費管理的特殊機(jī)會，從而減少客戶每個月電網(wǎng)的高峰需求。

•NREL和清潔能源集團(tuán)估計，超過500萬的美國商業(yè)客戶可以獲得足夠高的需量電費(超過15美元/千瓦)，從而使電池儲能系統(tǒng)成為一種經(jīng)濟(jì)性的需量電費用的選擇。

•GTM Research聲稱，到2021年，11美元/千瓦的需量電費將會變得經(jīng)濟(jì)可行，并將有19個州采用需量電費管理。

•麥肯錫公司估計，低至9美元/千瓦的需量電費可能降低電池儲能系統(tǒng)成本，從而極大地擴(kuò)大了這一市場潛力。

•LBNL公司演示了太陽能發(fā)電和儲能系統(tǒng)如何共同為降低商業(yè)需量電費提供更高的價值。

平穩(wěn)一致的定價

大多數(shù)需量電費與電力系統(tǒng)高峰并不一致。也就是說，客戶的需量電費是根據(jù)客戶在一個月內(nèi)獲取的最大電量來計算的，而無論客戶的需量電費是否處于更加寬泛的電網(wǎng)的高電價或低電價時間。針對電池、電動汽車充電或其他靈活需求優(yōu)化這些不重要的需量電費，需要盡可能地平攤客戶的負(fù)載，以使電網(wǎng)消耗不會隨時間的推移出現(xiàn)很大變化。

以一個典型的辦公樓的非重合的需量電費計費為例，其高峰需求通常在日間上午11點至下午5點之間，而在夜間使用量非常低。為了減少客戶的成本費用，電池儲能系統(tǒng)可以通過電網(wǎng)在夜間充電并在日間中午放電，從而減少辦公樓的高峰需求。這與公用事業(yè)公司過去對穩(wěn)定基本負(fù)荷的需求是一致的，他們可以輕松地與火力發(fā)電廠配合使用，但不能滿足具有高水平可再生能源的系統(tǒng)的需求。而在太陽能高度滲透的地區(qū)，這樣的辦公樓實際上可能會通過減少中午的電力需求來整合太陽能更具挑戰(zhàn)性。

管理典型大型辦公樓的非重合需量電費意味著在清晨為電池充電，以減少電網(wǎng)消耗。

穩(wěn)定基本負(fù)載

如今的電網(wǎng)需求正在改變。美國各地的可再生能源發(fā)電得到快速增長，從加利福尼亞州，夏威夷到美國西南部的廣泛太陽能，到美國中西部和德克薩斯州的風(fēng)力發(fā)電，這些實際上正在改變電力系統(tǒng)的高峰需求。在某些情況下，日間太陽能發(fā)電量的增加意味著鼓勵客戶在中午使用更多的電力，無論是電動汽車充電，還是電池儲能或預(yù)熱的電熱水器。

總的來說，整合太陽能和風(fēng)力發(fā)電需要靈活使用電網(wǎng)上的其他資源，其中包括發(fā)電和電力需求。就像當(dāng)今的電網(wǎng)不再需要基本負(fù)載功率一樣，它們不再需要平坦一致的負(fù)載曲線。事實上，在可再生能源世界中，穩(wěn)定的、不靈活的發(fā)電使得電網(wǎng)管理變得更加困難，并且成本更高。

在這些例子中，非重合的需量電費加劇了整合太陽能發(fā)電的挑戰(zhàn)。建筑租戶希望通過減少日間中午的用電量來減少賬單。在太陽能發(fā)電高的地區(qū)，這與電網(wǎng)的實際需要正好相反。

需量電費管理可能與負(fù)載轉(zhuǎn)換的電網(wǎng)需求相悖。

加州獨立系統(tǒng)運營商(CAISO)2017年 9月20日顯示的系統(tǒng)負(fù)載和凈負(fù)載

個別客戶的負(fù)載將決定需量電費管理對電網(wǎng)運營是有利的還是有害的。酒店可能能夠減少符合系統(tǒng)需求的夜間負(fù)載，但小學(xué)會減少日間負(fù)載。這是需量電費的一個主要問題：管理它們的策略是基于客戶負(fù)載模式，而不是整個系統(tǒng)的需求。

隨時間變化的商業(yè)費率可以更好地支持系統(tǒng)需求

替換不一致的需量電費，時變費率可以更好地將成本分配到一天中的不同時間中，并鼓勵電力需求轉(zhuǎn)移和儲能以降低系統(tǒng)成本。一些選項包括峰值一致的需量電費、使用時間費率和實時定價。

當(dāng)邊際系統(tǒng)成本最高時，峰值一致的需求根據(jù)高峰需求收費，鼓勵在最有價值的時候降低電力需求。在上面的例子中，這可能意味著在系統(tǒng)成本最高的傍晚時段，需量電費將限制為高峰客戶負(fù)載供電。

進(jìn)一步的步驟是完全消除需量電費，并實現(xiàn)商業(yè)使用時間費率，其中根據(jù)與系統(tǒng)成本相一致的預(yù)定時間表，根據(jù)消費收取客戶的費用。實時定價使得這個概念更進(jìn)一步，允許定價根據(jù)實際系統(tǒng)條件每小時變化一次。使用時間和實時定價的優(yōu)勢在于提供價格激勵來減少每千瓦時的高成本能源，而即使是峰值一致的需量電費也只需要減少每月的最大值。

額外電網(wǎng)服務(wù)的補(bǔ)償

為額外的電網(wǎng)服務(wù)提供補(bǔ)償可幫助客戶更好地優(yōu)化電池并提高靈活性，并采用新的經(jīng)濟(jì)激勵措施來采用這些資源。美國落基山研究所(RMI)的電池儲能經(jīng)濟(jì)學(xué)表明，當(dāng)多個堆疊服務(wù)由同一設(shè)備提供時，儲能可以產(chǎn)生更多價值。商業(yè)客戶投資電池以減少賬單只有在其電網(wǎng)允許的情況下才會實現(xiàn)此價值。例如，費率可以包括：

•能源使用時間定價，在一天中最昂貴的時間段內(nèi)價格較高，能源價格較低時價格較低。

•臨界峰值定價，每年在臨界峰值期大幅提高價格，全年獲得較低價格。

•對電網(wǎng)支持服務(wù)的補(bǔ)償，如快速頻率響應(yīng)，監(jiān)管和應(yīng)急儲備，所有這些都在當(dāng)今電池的能力范圍之內(nèi)。夏威夷電力公司提出的需求響應(yīng)組合提供了一個很好的例子。

在可再生源比例較高的電網(wǎng)中，越來越明顯的是，靈活的資源比扁平不變的發(fā)電和負(fù)載更有價值。非一致性的需量電費雖然廣泛用于商業(yè)客戶，但不能提供滿足系統(tǒng)需求的需求靈活性的激勵措施。隨著電池價格的下降，可能會部署儲能系統(tǒng)以節(jié)省客戶資金，同時實際上加劇了電網(wǎng)運營方面的挑戰(zhàn)。更準(zhǔn)確地說，時變費率可以在一天中傳遞系統(tǒng)成本，并有助于電網(wǎng)高效的管理，以使所有客戶受益。