根據CNESA全球儲能項目數據庫的統計，美國連續多年占據全球儲能項目裝機規模的頭把交椅，而加州在市場成熟度、商業模式創新、項目規模、經濟性等方面一直引領著美國市場的潮頭。本文CNESA研究部結合日前對加州市場的實地考察，對近期加州儲能市場呈現的發展新亮點進行解讀，希望透過加州，探討未來儲能市場的發展新趨勢。

 

環顧全球儲能市場，美國連續多年占據儲能項目新增和累計裝機規模的頭把交椅。根據CNESA全球儲能項目庫的統計，截至2017年上半年，加州已投運儲能項目的累計裝機規模已經達到194MW，遙遙領先于美國其他各州。可以說，美國在引領全球儲能市場的同時，加州占據著美國儲能市場的潮頭。

 

2017年8月，由加州儲能聯盟(CESA)主辦的北美儲能峰會(ESNA)在圣地亞哥召開。作為全球儲能聯盟(GESA)的共同發起單位，中關村儲能產業技術聯盟也組團參與了本次峰會。本文將對會議期間的所見所聞所想進行簡要梳理，并結合CNESA對于美國儲能市場動態的長期追蹤，希望透過加州，探討未來儲能市場的發展趨勢。

 

1、公用事業公司成為推進儲能等分布式資源參與電力系統服務的重要力量

 

隨著可再生能源裝機規模快速增加，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，近年來美國公用事業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展激勵項目，要求大型投資者所有的公用事業公司(IOUs)開放一定的電網投資計劃，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法案要求州內的三家投資者所有的公用事業公司(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)、南加州愛迪生公司(SCE)等公用事業公司一方面積極推動電網級儲能電站和工商業用戶側儲能電站的建設，另一方面還正在積極通過與用戶共享資產的模式，集成用戶側分布式儲能資源提供電力服務。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公司實現了延緩輸配電升級、提高供電穩定性等應用價值，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。根據美國智能電網聯盟(SEPA)發布的2016年公用事業公司儲能業務研究報告，2016年美國公用事業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公司所占據。

 

 

表1 2016年美國公用事業公司儲能安裝容量排名

 

2、“儲能+燃氣機組”成為加州儲能應用的新亮點

 

在加州，公用事業公司普遍不擁有發電資源，發電資源的調度由加州的ISO(CAISO)統一負責。對于擁有一定發電資源的公用事業公司，其發電資源也需要參與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發電機組聯用的新型應用模式。2017年4月，SCE、GE、Wellhead Power Solutions合作安裝運行了全球首個燃氣輪機-儲能混合發電系統(Hybrid Enhanced Gas Turbine，Hybrid EGT)。該系統安裝于Norwalk & Rancho Cucamonga配電站，包括50MW燃氣輪機和11MW/4.3MWh電池儲能系統。

 

儲能系統的加入可以確保燃氣輪機在最佳功率狀態下穩定運行，同時還可以配合燃氣輪機，以更快的響應速度競標參與CAISO的調頻市場。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提高調頻響應能力和機組靈活性。

 

 

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

 

3、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的電力系統危機的過程中正在發揮著越來越重要的作用。與建設燃氣電站復雜的審批流程、安裝光伏無法提供夜間供電以及水電設施無法在城鎮建設等問題相比，電網級儲能系統由于具有快速安裝、靈活響應的特點而成為公用事業公司優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Aliso Canyon儲氣庫泄露事故引發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，僅用時6個月便建成投運，是目前全球已運行的規模最大的鋰離子電池儲能項目。在電力負荷高峰時段，該系統30MW的放電功率，可以保障20000個家庭連續4小時的電力供應。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El Cajon建設7.5MW/30MWh的儲能項目。

 

與此同時，加州另一家公用事業公司南加州愛迪生公司(SCE)也分別特斯拉和GreenSmith合作，在6個月內完成了兩個80MWh儲能項目的安裝。加州的經驗已經表明，儲能技術成本的快速下降和儲能系統生產供應能力的快速提升，為電網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揮日益重要的作用。

 

 

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

 

4、儲能與分布式資源(DERs)和數字化技術的相互融合成為構建新型電力結構的重要力量

 

在電力系統朝著低碳化、數字化和去中心化方向進行轉型的大背景下，面對日益增長的電力需求，美國各大公用事業公司和大型電力用戶都在積極探索利用用戶側的能效、需求響應、光伏和儲能等分布式能源技術，構建戶用微網、工商業微網和公用事業級微網，實現多種分布式能源技術的協調優化運行，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示范項目就是多種分布式能源技術綜合應用的代表案例，系統內就整合了燃料電池熱電聯產、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。

 

 

圖3 加州大學圣地亞哥分校微網示范項目示意圖

 

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調運行、如何實現不同負荷曲線的統一管理、如何充分發揮儲能的靈活性價值，則需要數字化、智能化軟件控制技術給予強有力的支撐。為此，Stem、Greensmith等儲能系統集成商正在建立“軟件驅動的儲能系統”的理念，真正實現分布式資源系統對于傳統電力體系結構的顛覆作用。

 

5、小結

 

隨著儲能技術成本快速下降和公眾對于儲能應用價值認知的不斷增強，儲能的應用領域和應用價值也在不斷升級，逐漸從離網光儲應用拓展到提高電能質量、提供備用電源，再到電費賬單管理和參與電網服務。

 

 

圖4 儲能在加州電力系統應用領域示意圖