根據(jù)全球儲能項目數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計，美國連續(xù)多年占據(jù)全球儲能項目裝機規(guī)模的頭把交椅，而加州在市場成熟度、商業(yè)模式創(chuàng)新、項目規(guī)模、經(jīng)濟性等方面一直引領(lǐng)著美國市場的潮流。本文經(jīng)過對加州市場的實地考察，解讀了加州儲能市場的發(fā)展新亮點，探討未來儲能市場的發(fā)展新趨勢。

01 公用事業(yè)公司成為推進儲能等分布式資源參與電力系統(tǒng)服務的重要力量

隨著可再生能源裝機規(guī)模快速增加，為延緩輸配電系統(tǒng)投資、解決高峰電力需求、提高供電穩(wěn)定性，近年來美國公用事業(yè)公司加大了對非傳統(tǒng)電力替代解決方案的示范應用力度，包括傳統(tǒng)能效措施、需求響應降低高峰負荷、儲能系統(tǒng)減輕配電線路容量負荷等多種措施。

從2015年開始，加州、紐約州等政府開始實施發(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(New York’s Reforming the Energy Vision initiative)和加州分布式資源發(fā)展計劃(California’s Distribution Resources Plan)等項目快速開展起來。與此同時，AB2514法案要求州內(nèi)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(guī)模小于10kW的小型儲能系統(tǒng)和10kW~5MW的大型儲能系統(tǒng)。

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)、南加州愛迪生公司(SCE)等公用事業(yè)公司一方面積極推動電網(wǎng)級儲能電站和工商業(yè)用戶側(cè)儲能電站的建設(shè)，另一方面還正在積極通過與用戶共享資產(chǎn)的模式，集成用戶側(cè)分布式儲能資源提供電力服務。在加州，分布式儲能系統(tǒng)和大型集中式儲能系統(tǒng)不僅幫助公用事業(yè)公司實現(xiàn)了延緩輸配電升級、提高供電穩(wěn)定性等應用價值，更通過參與容量、能量、輔助服務等電力市場服務獲取了經(jīng)濟回報。

在實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，成為推進加州儲能項目的最重要力量。根據(jù)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)務研究報告，2016年美國公用事業(yè)公司儲能裝機規(guī)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(jù)。

表1 2016年美國公用事業(yè)公司儲能安裝容量排名

02“儲能+燃氣機組”成為加州儲能應用的新亮點

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(diào)度由加州的ISO(CAISO)統(tǒng)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的日前和實時能量市場競標。

2016年起，南加州愛迪生公司(SCE)開始嘗試儲能與傳統(tǒng)發(fā)電機組聯(lián)用的新型應用模式。2017年4月，SCE、GE、Wellhead Power Solutions合作安裝運行了全球首個燃氣輪機-儲能混合發(fā)電系統(tǒng)(Hybrid Enhanced Gas Turbine，Hybrid EGT)。該系統(tǒng)安裝于Norwalk & Rancho Cucamonga配電站，包括50MW燃氣輪機和11MW/4.3MWh電池儲能系統(tǒng)。

儲能系統(tǒng)的加入可以確保燃氣輪機在最佳功率狀態(tài)下穩(wěn)定運行，同時還可以配合燃氣輪機，以更快的響應速度競標參與CAISO的調(diào)頻市場。儲能系統(tǒng)不僅可以幫助降低燃氣機組60%的運行成本，每年還能夠節(jié)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(tǒng)提高調(diào)頻響應能力和機組靈活性。

圖1 SCE Norwalk & Rancho Cucamonga燃氣輪機-儲能混合系統(tǒng)項目示意圖

03 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(chǔ)設(shè)施事故而引發(fā)的電力系統(tǒng)危機的過程中正在發(fā)揮著越來越重要的作用。與建設(shè)燃氣電站復雜的審批流程、安裝光伏無法提供夜間供電以及水電設(shè)施無法在城鎮(zhèn)建設(shè)等問題相比，電網(wǎng)級儲能系統(tǒng)由于具有快速安裝、靈活響應的特點而成為公用事業(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Aliso Canyon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(tǒng)的采購力度。

位于圣地亞哥附近Escondido地區(qū)的30MW/120MWh鋰離子電池儲能項目就是SDG&E為應對Aliso Canyon儲氣庫泄露事故引發(fā)的電力容量短缺危機而實施的儲能解決方案。該項目由AES Energy Storage建設(shè)，僅用時6個月便建成投運，是目前全球已運行的規(guī)模最大的鋰離子電池儲能項目。在電力負荷高峰時段，該系統(tǒng)30MW的放電功率，可以保障20000個家庭連續(xù)4小時的電力供應。該項目將增強其管轄區(qū)域內(nèi)的供電可靠性，同時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(qū)域的El Cajon建設(shè)7.5MW/30MWh的儲能項目。

與此同時，加州另一家公用事業(yè)公司南加州愛迪生公司(SCE)也分別特斯拉和GreenSmith合作，在6個月內(nèi)完成了兩個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(tǒng)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施提供了強有力的保障，確保儲能在解決電力系統(tǒng)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程中發(fā)揮日益重要的作用。

圖2 Escondido 30MW/120MWh鋰離子電池儲能系統(tǒng)項目示意圖

04 儲能與分布式資源

在電力系統(tǒng)朝著低碳化、數(shù)字化和去中心化方向進行轉(zhuǎn)型的大背景下，面對日益增長的電力需求，美國各大公用事業(yè)公司和大型電力用戶都在積極探索利用用戶側(cè)的能效、需求響應、光伏和儲能等分布式能源技術(shù)，構(gòu)建戶用微網(wǎng)、工商業(yè)微網(wǎng)和公用事業(yè)級微網(wǎng)，實現(xiàn)多種分布式能源技術(shù)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運行，提供就地化的電力供應解決方案。加州大學圣地亞哥分校微網(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(tǒng)內(nèi)就整合了燃料電池熱電聯(lián)產(chǎn)、蓄冷蓄熱、電池儲能、電動汽車V2G、電動汽車光儲充電站、動力電池梯次利用、燃氣輪機等多種不同技術(shù)。

圖3加州大學圣地亞哥分校微網(wǎng)示范項目示意圖

儲能在構(gòu)建分布式能源系統(tǒng)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(diào)運行、如何實現(xiàn)不同負荷曲線的統(tǒng)一管理、如何充分發(fā)揮儲能的靈活性價值，則需要數(shù)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(tǒng)集成商正在建立“軟件驅(qū)動的儲能系統(tǒng)”的理念，真正實現(xiàn)分布式資源系統(tǒng)對于傳統(tǒng)電力體系結(jié)構(gòu)的顛覆作用。

05小結(jié)

隨著儲能技術(shù)成本快速下降和公眾對于儲能應用價值認知的不斷增強，儲能的應用領(lǐng)域和應用價值也在不斷升級，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。

圖4儲能在加州電力系統(tǒng)應用領(lǐng)域示意圖

根據(jù)CNESA對于美國儲能市場發(fā)展態(tài)勢的觀察，除了在工商業(yè)用戶側(cè)電費管理率先實現(xiàn)商業(yè)化之外，在成熟電力市場的支撐下，儲能的商業(yè)化應用已經(jīng)滲透到了電力系統(tǒng)發(fā)輸配用等各個環(huán)節(jié)，并且表現(xiàn)出了多領(lǐng)域協(xié)同、多重應用價值疊加的發(fā)展趨勢。相信加州儲能市場的發(fā)展經(jīng)驗，將會對其他國家和地區(qū)儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起到很好的引領(lǐng)和示范作用，CNESA也會加州儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行持續(xù)關(guān)注。