電池儲能系統(tǒng)通常被人們譽(yù)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(shí)。事實(shí)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(fèi)設(shè)計(jì)問題，這些設(shè)計(jì)造成了儲能電池的低效使用。實(shí)際上，這種不斷增長的儲能市場機(jī)會(huì)表明人們需要對傳統(tǒng)的需量電費(fèi)(demand-charge)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，而原來的需量電費(fèi)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(huì)使用經(jīng)濟(jì)高效的電池儲能系統(tǒng)來減少電費(fèi)。最近的報(bào)告強(qiáng)調(diào)了將電池用于需量電費(fèi)管理的特殊機(jī)會(huì)，從而減少客戶每個(gè)月電網(wǎng)的高峰需求。

•NREL和清潔能源集團(tuán)估計(jì)，超過500萬的美國商業(yè)客戶可以獲得足夠高的需量電費(fèi)(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(fèi)用的選擇。

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

•麥肯錫公司估計(jì)，低至9美元/千瓦的需量電費(fèi)可能降低電池儲能系統(tǒng)成本，從而極大地?cái)U(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(fèi)提供更高的價(jià)值。

平穩(wěn)一致的定價(jià)

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

以一個(gè)典型的辦公樓的非重合的需量電費(fèi)計(jì)費(fèi)為例，其高峰需求通常在日間上午11點(diǎn)至下午5點(diǎn)之間，而在夜間使用量非常低。為了減少客戶的成本費(fèi)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(shí)際上可能會(huì)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(fèi)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(shí)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(lì)客戶在中午使用更多的電力，無論是電動(dòng)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(shí)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(fèi)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(shí)際需要正好相反。

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

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

個(gè)別客戶的負(fù)載將決定需量電費(fèi)管理對電網(wǎng)運(yùn)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(huì)減少日間負(fù)載。這是需量電費(fèi)的一個(gè)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(gè)系統(tǒng)的需求。

隨時(shí)間變化的商業(yè)費(fèi)率可以更好地支持系統(tǒng)需求

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

當(dāng)邊際系統(tǒng)成本最高時(shí)，峰值一致的需求根據(jù)高峰需求收費(fèi)，鼓勵(lì)在最有價(jià)值的時(shí)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(shí)段，需量電費(fèi)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(fèi)，并實(shí)現(xiàn)商業(yè)使用時(shí)間費(fèi)率，其中根據(jù)與系統(tǒng)成本相一致的預(yù)定時(shí)間表，根據(jù)消費(fèi)收取客戶的費(fèi)用。實(shí)時(shí)定價(jià)使得這個(gè)概念更進(jìn)一步，允許定價(jià)根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)條件每小時(shí)變化一次。使用時(shí)間和實(shí)時(shí)定價(jià)的優(yōu)勢在于提供價(jià)格激勵(lì)來減少每千瓦時(shí)的高成本能源，而即使是峰值一致的需量電費(fèi)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(lì)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(gè)堆疊服務(wù)由同一設(shè)備提供時(shí)，儲能可以產(chǎn)生更多價(jià)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(huì)實(shí)現(xiàn)此價(jià)值。例如，費(fèi)率可以包括：

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

•臨界峰值定價(jià)，每年在臨界峰值期大幅提高價(jià)格，全年獲得較低價(jià)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(gè)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(jià)值。非一致性的需量電費(fèi)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(lì)措施。隨著電池價(jià)格的下降，可能會(huì)部署儲能系統(tǒng)以節(jié)省客戶資金，同時(shí)實(shí)際上加劇了電網(wǎng)運(yùn)營方面的挑戰(zhàn)。更準(zhǔn)確地說，時(shí)變費(fèi)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。