爆發的電池儲能市場真相 年銷量將超260億美元

來源：智東西（公眾號： zhidxcom）

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電池儲能是非常靈活的，它可以進行快速部署，且具有多種應用。同時它能夠產生大量價值流——更不用說電池價格比預期中下降得還要快這一點。根據一項預測，到2022年，儲能市場的年銷售量可達到260億美元以上，年復合增長率（CAGR）則達46.5%。然而，該部門的活力並不完全歸因於這些因素。諸如人工智能、區塊鏈和預測分析等相鄰數位技術的進步正在促發綜合解決方案和創新商業模式，而幾年之前，這些方案和模式幾乎是不可想像的。世界各地的創業公司正迅速將智能網路「電表後端」電池商業化，以造福於電力用戶、公用事業公司以及電網經營商。

本期的智能內參，我們推薦來自德勤的報告《全球電池儲能市場面臨的挑戰與機遇》， 全面分析在集成領域以及其他形式的電池解決方案的開發和部署方面所取得的進展。如果想收藏本文的報告全文（全球電池儲能市場面臨的挑戰與機遇），可以在智東西公眾號：（zhidxcom）回復關鍵詞「nc315」獲取。

一、市場驅動因素1、成本和性能改進

各種儲能形式已存在有數十年。所以這讓人不禁發問：為何偏偏電池儲能獨占鰲頭？又為何非現在不可？也許最顯而易見的答案是其成本的下降以及性能的改善，尤其是在鋰離子電池方面。同時也正是由於不斷擴大的電動汽車市場，製造業的經濟規模得以促進。如下圖所示，鋰離子電池的成本正在急劇下降。然而，根據我們所分析的九個國家的情況，可以明確的一點是：成本下降僅僅是一部分原因。

▲2010年至2017年鋰離子電池價格下降80%（美元/kWh）

2、電網現代化

許多國家正在實施電網現代化計劃，以提高應對惡劣天氣事件的復原能力，減少與老化基礎設施相關的系統中斷，並提高系統的整體效率。這些計劃通常涉及在已建立的電網內部署智能技術，以做到雙向通信和先進的數字控制系統，以及整合分布式能源（即可再生能源、燃料電池、柴油或天然氣發電廠、儲能資產和微電網）。

總之，我們發現電池儲能的發展與為做到電網現代化（包括向智能電網的過渡）所做出的努力密不可分。數字化電網支持生產消費者參與智能系統配置、預測性維護和自我修復，這為實施階梯式費率結構鋪平了道路—這一切為電池儲能開辟了空間，促使其通過增加容量、調峰運行和/或改善電能質量創造價值。雖然智能技術已存在了一段時間，但電池儲能的出現有助於挖掘它的全部潛能，反之亦然。

▲2018-2030年全球各國累計儲能部署

3、全球可再生能源運動

廣泛的可再生能源和減排扶持政策也在推動全球使用電池儲能解決方案。電池在抵消可再生能源間歇性和減少削減方面所發揮的關鍵作用是有目共睹的，但各類電力用戶依然追逐清潔能源，其程度和普遍度仍在增長。這種情況在企業和公共部門中尤為明顯。正如德勤最近的一份報告真正的生意：企業採購競爭對手推動可再生能源增長的政策中所指出的那樣，大型跨國公司在採購全球可再生能源方面發揮了主管作用。事實上，許多人公開承諾在未來二十年或更早即可通過RE100和可再生能源買家聯盟等計劃達成100%使用可再生能源的目標。這預示著可再生能源能夠持續發展，並可能會繼續就電池儲能作出部署，以協助整合更多的分布式能源。

4、參與電力批發市場

雖然經常在一句話中同時提到可再生能源和電池儲能，但電池儲能卻能夠幫助平衡任何發電源的電網，並提高電能質量。這表明電池儲能在全球範圍內參與電力批發市場的機會越來越大。幾乎我們所分析的所有國家都正在改造其批發市場結構，爭取為電池儲能開辟一席之地供其提供容量以及諸如頻率調節和電壓控制等輔助服務。雖然這些應用程序仍處於初級階段，但是隨著決策者努力地消除阻礙儲能參與和調整市場的障礙時，這些應用程序也還是取得了不同程度的成功。

以德國的主要控制儲備（PCR）市場為例。這一市場的參與者通過贏得每周一次的競價創造收入、並通過提供平衡電網所需的接納能力來獲取報酬。盡管PCR市場在過去幾年里一直向儲能供應商開放，但是對於電池儲能的部署卻直到2016年才變得重要起來，因為那時起，系統成本不斷下降，所以可以獲得可行的投資回報。與傳統發電廠不同的是，電池儲能幾乎可以在瞬間對系統失衡做出反應，並在不到30秒的時間內完全啟動。

然而，與美國不同，德國針對這種快速響應並不提供報酬，所以德國的電池供應商直接與現有公司競爭，比如天然氣調峰電廠。一方面，這種無差別競爭有效地降低了容量成本，但另一方面，它也導致市場迅速飽和，利潤微薄，電池儲能供應商經濟狀況不穩定。由於在PCR市場未能有足夠的增長空間，德國的電池儲能解決方案提供商越來越多地將目光放在二級儲備市場以及配電遞延上，作為其潛在的新價值流。

與德國一樣，美國的一些電網經營商也將電池儲能引入其系統競爭。美國電力批發市場對電池等快速反應資源供應商的開放，很大程度上要歸功於分別於2011年和2013年發布的第755和第784號聯邦能源管理委員會（FERC）命令。命令規定，對於輔助服務市場上的響應速度以及響應準確性進行獎勵。由於電池供應商受邀參與頻率調節市場，電網經營商已經開始遭遇一些前所未有的挑戰，這些挑戰來自於儲能快速爬坡和較慢爬坡資源的混合、調度參數和信號相關事項、其他技術要求三者之間的失衡。

然而，展望未來，我們的研究發現表明，將電池整合到電力批發市場的好處將超過這些日益增長的痛苦，這是因為世界各地的決策者正在越來越多地採取行動來獎勵速效電池儲能在平衡電網經營方面所做出的貢獻。例如，智利國家能源委員會起草了一個新的輔助服務監管框架，認同了電池儲能系統能夠做出的貢獻。同樣的，義大利也開放了其輔助服務市場，作為可再生能源和儲能項目試點，將其引入為全面監管改革所做工作的一部分。同時，2018年2月15日，FERC發布了最終規則，採取進一步措施消除其管轄範圍內阻礙電力儲存資源參與容量、能源和輔助服務市場的障礙。

5、財政激勵

在我們所研究的國家，由政府出資進行財政激勵，該措施進一步反映出政策制定者越來越意識到電池儲能解決方案為整個電力價值鏈帶來的各種益處。在我們的研究中，這些激勵措施不僅包括通過退稅償還或直接償還電池系統成本所占百分比，還包括通過贈款或者補貼融資來提供資金支持。這些激勵措施在能源安全問題上顯得尤為慷慨，比如2017年，義大利為住宅儲存裝置提供了50%的稅收減免。或者針對那些在電池製造中享有經濟利益的國家，比如韓國，2017年上半年，得到韓國政府支持而投資的儲能系統增長了89兆瓦時（MWh）的產能，比上一年同期增長了61.8%。

6、FIT或淨電量結算政策的淘汰

由於消費者和企業試圖從其太陽能光伏（PV）投資中尋求可以獲取更高回報的方式，太陽能發電上網電價補貼政策（FIT）或淨電量結算政策的低價或熱度消退成為進一步配置電表後端系統的驅動因素。這種情況發生在澳大利亞、德國、英國以及美國夏威夷。這些地區擁有最成熟的太陽能市場，部分原因是電力價格高到足以使太陽能在經濟上可行。

盡管這還不是一種全球性的趨勢，但我們有理認為，隨著FIT的淘汰、太陽能PV設備的所有者會將電池作為一種自行消耗更多電力的手段，轉移負荷以避免峰值電荷、和/或在需要時為公共事業公司或聚合商的電池充電或放電來提供電網穩定服務。例如，2017年，夏威夷檀香山的住宅儲存證增長了1700%，即18倍。出現這一激增的部分原因是，國家在2015年取消了淨電量結算政策，並限制了參與隨後的將電力送回電網的激勵計劃。

7、自給自足的願望

上文對幾個驅動因素作出了詳細的描述，而實際上住宅和C&I消費者對能源自給自足的渴望日益高漲，這成為一股驚人的推動電表後端儲能部署的力量。這種願景在某種程度上助長了我們所考察的幾乎所有國家的電表後端市場，這表明購買儲能系統的動機並非純粹只是金融方面。

如前所述，FIT的淘汰可能是某些家庭安裝儲能電池的契機，這些家庭中有大約一半是對現有太陽能PV裝置的改造或作為該裝置的附加組件。另外一半則採用全新的太陽能+儲能系統，這一部分則可能與淘汰FIT沒有太大關聯。由於大型住宅電池儲能系統的售價仍在8，000—10，000澳元（6，300—8，000美元）之間，所以對於這一部分家庭來說，最有可能的動機就是對自給自足的向往以及作為一名早期體驗者的自豪感，而非快速回報和投資回報。盡管電池儲能系統必須具有成本競爭力，但根據它們在澳大利亞的受歡迎程度以及我們在別處的研究結果表明，電池儲能無需犧牲價格，它不一定非要比從任一電力公司購買的電力和服務便宜得多，才能換取其自身的市場增長。

8、國家政策

對於電池儲能供應商來說，國家所出台的促進各種戰略目標的政策為他們提供了更多機會。許多國家認為，可再生能源加儲能是一種全新的方式，可以幫助他們減少對能源進口的依賴、填補其多能源發電的空白、提高其系統的可靠性和復原力、朝著環保目標和去碳化目標邁進。義大利和日本等一些國家正在積極地鼓勵能源儲能並對其進行補貼，並將此作為大範圍改組工作的一部分，旨在確保儲能系統的可靠性，並減少其對國際能源公司和外國進口的依賴。

儲能的發展也可能受益於與發展中國家城市化和生活質量目標相關的廣泛政策授權。例如，印度的智能城市倡議利用競爭挑戰模式，以支撐在全國100個城市部署智能技術。這些部署的目標是確保充足的電力供應、做到環境可持續性、高效移動性和公共交通。電動汽車、可再生能源和電池儲能對於做到這些目標來說至關重要—印度政府所發聲明可以證明這一點，其計劃從2030年開始只銷售電動汽車。此外，印度政府的目標是到2022年為止，將太陽能發電能力從2016年的10吉瓦提高到100吉瓦。印度最近推出了首個用於峰值負荷管理的電網規模的電池儲能系統，這表明了儲能市場的潛在繁榮。而印度所尋求的激進的政策目標，在很大程度上取決於開發一個清潔、可靠的電力系統。

二、挑戰

盡管市場驅動力正趨同化，並推動儲能部署向前發展，但卻仍然存在挑戰。其中較為突出的障礙可以追溯到電池儲能技術的發展速度、其應用的演化歷程，以及電池存儲的多樣性和靈活性。

1、對高價的看法

與任何技術一樣，電池儲能並不總是經濟的，而且對於特定應用來說，其成本往往過高。但這是意料之中的事。問題就在於，若對於高成本的看法不準確，則可能會在考慮儲能解決方案時將電池儲能排除在外。成本飛速地下降，以至於決策者對系統價格的看法可能已經過時，他們會認為電池的成本仍然和幾年前，或者甚至六個月前一樣。以最近的Xcel Energy招標為例，它戲劇性地說明了電池價格的下降程度及其對整個系統成本所產生的影響，此次招標的最終結果是太陽能—PV加電池的平均價格為美元/MWh，而風能加電池的平均價格則為21美元/MWh。雖然太陽能+電池價格在美國創下了新的記錄，但這種情況可能並不會持續太久。

據預計，無論是電池技術本身的成本，還是平衡系統組件的成本，其價格都將持續下跌。雖然這些基礎技術並不像人們關注的技術那樣引人註目，但它們卻確實與電池本身一樣重要，它們可能代表著下一波成本大幅度降低的浪潮。例如，逆變器是儲能項目的「大腦」，它們對項目績效和回報的影響作用是顯著的。然而，根據GTM Research的最新報告顯示，逆變器市場仍然是「新生的和零散的，同時充滿了支持各種應用和功能的新產品」。因此，隨著市場不斷成熟以及市場前景的鞏固，儲能逆變器的價格有望在未來幾年內下降。

2、缺乏標準化

早期市場的參與者常常不得不應對各種各樣的技術要求、經歷各種不同的過程、享受各種不同的政策。電池供應商也不例外。這種差距無疑增加了整個價值鏈的複雜性和成本，使得缺乏標準化成為作出進一步部署的重要障礙。由於存在與電池有關的「電量平衡」問題，所以標準化對於電池儲能的擴散來說可能尤為重要。換句話說，電池不能過度泄電，否則會損壞電池本身；網路經營商需要知道電池在給定時間里還剩下多少「電量」；充電/循環時間取決於所使用的電池類型（例如，液態或固態鋰離子電池）。

3、過時的監管政策和市場設計

正如可以預見新興技術的出現一樣，同樣可以預測到監管政策正在落後於當今存在的儲能技術。由愛迪生電氣研究所代表美國投資者所擁有的電力公司而發出的聲明總結了這種情況：「許多公共政策和法規必須加以更新，以鼓勵作出儲能部署。現行政策是在開發新的儲能形式之前制定的，這些舊政策不承認儲能系統的靈活性，也不允許它們之間存在一個公平的競爭環境。」對於一個可能需要作出變更的監管結構來說，其需要將儲能定義為發電、負荷、輸電或配電基礎設施，以便優化對於這種「唯一靈活的資源」的使用。

對於監管機構和系統經營商來說，滯後政策並不新鮮。如前所述，許多政策都正在更新輔助服務市場規則，以支持儲能部署。電池儲能系統增強電網靈活性和可靠性的能力得到了充分的證明，這也許就是監管機構傾向於首先關注批發市場的原因。同時需要更新的還有零售規則，並以此引起住宅和C&I消費者對儲能系統的興趣。

迄今為止，在這一領域的討論主要是關於針對智能電表實施的階梯式或結構化分時費率。不實施階梯式費率，電池儲能就失去了它最吸引人的特性之一：即在價格便宜的時候儲存電能來促進利率套利，然後在價格昂貴時售出。雖然分時費率還未成為全球潮流，但隨著智能電表在許多國家首推完成，這種情況可能會迅速改變。例如，英國的政策制定者已經制定了一些基本分時電價，基於七到十個非高峰時間進行設計，且主要是在夜間。62隨著2020年全國範圍內智能電表的全面推出，這些電價政策會愈加完善，並在未來得到更廣泛的使用。

4、儲能的不完全定義

儲能的應用過程中有一個揮之不去的障礙，即對電池儲能解決方案的各種應用、如何分配價值、如何補償供應商並不完全了解。換句話說，儲能正面臨身份危機，所以世界各地的利益相關者和政策制定者都在努力研究如何定義速效電池儲能。顯然，這並不容易。例如，落基山研究所（RMI）僅僅是針對三個客戶細分的儲能就識別出了13種價值流—然而這還只是眾多客戶細分中的一種（見下圖）。

▲儲能價值流

在全球範圍內，電池儲能最常見的用途是頻率調節，其次是備用容量、電費管理和能源時間遷移。

▲全球電池儲能容量主要用途分布

三、儲能供應商關注的焦點

隨著讚成收入疊加的呼聲越來越大，監管機構一般都傾向於更好地定義儲能，向新參與者開放市場，並最終針對多個價值流提供補償。然而，重新設計零售和電力批發市場可能需要數年時間，這使得儲能供應商不得不尋找能在此期間獲得增值和發展的方式。

一些儲能供應商在尋找輸配電遞延的方法，比如亞利桑那州公共服務公司和AES儲能公司（現在的Fluence）最近提出的8MWh電池組方案。據預計只需12至15個月進行規劃和實施，該系統將部署在鳳凰城東北部的一個社區里，作為構建一條長20英里的輸電線路的一種快速且經濟有效的替代方案。其他儲能供應商則正專注於諸如數據中心這樣的利基、高增長領域，另有一部分供應商則看到了將儲能作為微電網一部分的可能。氣候變化和來自相比較而言更加嚴重的風暴的影響導致了對後者的緊迫訴求，儲能公司在對遭受颶風蹂躪的加勒比島的電力基礎設施進行重建和升級方面發揮了重要的作用，這兩個方面都是為了在短期內提供緊急電力，以及從長遠來看提供更強大的系統復原力。

在其他地方，創業公司則正在把重點放在住宅用儲能的電表後端系統，但這也適用於同一概念：即集成一組電池或太陽能+儲能系統，以此向電網提供服務或參與能源交易。歐洲的幾個參與者目前正在探索不同類型的集成模式，並可能讓住宅儲能變得更加可行。在英國，當地的參與者Moixa提出了一個「共享電網」計劃，通過資格審查的電池儲能客戶可以註冊並獲得現金，據此計劃，該公司能夠智能地管理他們的電池，以助其平衡電網。正如該公司的網站所解釋的那樣，共享電網「每一個Moixa電池都內置有智能大腦用以組合每個用戶所儲存的能源（或備用容量）」。參與者通常通過固定年費或收入總額的一部分獲得獎勵。」

由於每個電動汽車都包含一個電池，而且都可能會與其他電池集合以提供電網服務，電池集成的潛力與不斷擴大的電動汽車市場相互交織，因此其發展潛力巨大。主要服務於德國和荷蘭的歐洲輸電系統經營商TenneT正在探索將電動車靈活的容量整合到電網中的方法。在荷蘭的一個試點項目中，可再生能源公司Vandebron將與擁有電動汽車的客戶合作，通過客戶提供的汽車電池容量幫助TenneT平衡電網。這一努力被認為是開創性的，因為它新穎地使用了區塊鏈技術來創建一個具有高度響應能力的、獲許可的網路。該區塊鏈通常與直接交易平台相關聯，並通常用作虛擬分類帳。

它記錄了一份不斷增加的交易清單，這些交易清單通常會使用加密技術同時進行鏈接與實施保護。在這種情況下，區塊鏈會跟蹤每一輛汽車電池的可用性，並記錄其響應電網經營商信號的行為和反應。這使得電池每一次只需要幾秒鐘的時間，就能在不影響用戶為其汽車充電的能力的情況下，對電網的變化作出精確的響應。TenneT同時還與德國住宅用電池儲能供應商Sonnen集團合作，對一個類似的住宅用太陽能電池區塊鏈網路進行試驗。數位技術的進步也為電力消費者直接參與能源部門打開了大門。

有幾家公司正在嘗試使用支持區塊鏈對等網路（P2P）交易平台，為房主或企業之間直接共享儲能和/或自發電力提供了便利。參加紐約、澳大利亞、德國和孟加拉國等地試點項目的家庭現在可以通過區塊鏈平台和微電網管理系統（大多有存儲組件）進行少量的綠色電力交易。92這些技術的發展共同指出了能源「雲」環境出現的潛在可能，在這種環境中，無需擔心有中間商，所有用戶可以按需獲取共享的能源並進行交易。

智東西認為，近些年，隨著人工智能、預測分析和區塊鏈等相鄰數位技術的飛躍正在成倍地擴展電池儲能部署的用途、增加其效益。這些相輔相成的機制，不僅僅改善了電池性能和成本，並使得電池儲能這一概念逐漸成為現實。雖然「儲能」和「可再生能源」經常出現在同一句話中，但儲能不僅僅是將間歇性風力和太陽能輸出結合起來：電池儲能解決方案可以進行快速部署，精確定位，它可以提高整個電網的效率和復原力，而無論發電源是什麼。這使得儲能這一概念更加引人入勝。