国际储能市场最新发展动向及趋势(4)

除抽水蓄能外，在全球储能投运项目中，2008年，钠离子电池和飞轮储能为主要技术类型；2009年，所投运项目几乎全部为钠离子电池储能项目；2010年，锂离子电池储能项目呈爆发增长，约占当年投运储能项目的70%，并且自2012年起，应用锂离子电池技术的投运项目占比最大，到2017年，锂离子电池技术已占据90%以上的市场份额。根据CNESA统计，近五年全球已投运储能项目中，锂电储能系统占比均超过80%，2019年上半年，锂电储能新增投运项目的装机占比最大，为85.7%。锂离子电池作为主流技术路线，具备成本下降空间。目前已商业化应用的电化学储能技术主要为铅蓄电池和锂离子电池。根据BNEF预计，2020年至2023年锂电价格有望降至150美元/千瓦时，达到储能系统应用的经济性拐点。

对储能项目技术类型的分析表明，基于钛酸锂（LTO）电池和镍锰钴氧化物（NMC）电池的储能系统主要用于频率控制任务，在这些任务中，需要快速输出功率或接收小容量功率。磷酸铁锂（LFP）电池技术几乎可用于所有应用。而具有较长放电时间的液流电池更多是用于解决备用问题，特别是用于大功率储能的钒氧化还原液流电池。钠硫电池技术是目前唯一同时具备大容量和高能量密度的储能电池，但由于钠硫电池仍面临成本高的难题，所以目前尚未在全球实现大规模应用。通过对不同技术类型电池每小时耗能情况进行分析，可得出结论：钛酸锂（LTO）电池太阳能装置能耗大大低于基于LFP、液流电池和压缩空气储能系统的能耗。

此外，以飞轮储能为代表的物理储能技术实现了技术突破。目前国外市场已经全面启动了飞轮储能的推广应用，美国Active Power公司专门生产和销售UPS飞轮电池，年销售额达到7000万美元。英国研发出的飞轮储能技术装置在无需维护的情况下能够使用25年，反复充放电100万次，同时不会出现能量损耗。

（二）储能技术应用分析

以调频为代表的辅助服务市场是目前全球储能产业最具商业价值的应用领域。从储能市场应用来看，根据DOE数据，2018年，有一半以上的储能项目参与了频率调节市场（见图3）。根据BNEF统计，2016年、2017年，兆瓦级储能项目累计装机中，调频应用占比分别为41%、50%。在传统能源结构中，电网短时间内的能量不平衡是由传统机组通过响应AGC信号来进行调节的。而随着新能源并网，风光的波动性和随机性使得电网短时间内的能量不平衡加剧，传统能源由于调频速度慢，在响应电网调度指令时具有滞后性，有时会出现反向调节之类的错误动作，因此不能满足新增的需求。相较而言，储能（特别是电化学储能）调频速度快，电池可以灵活地在充放电状态之间转换，是非常好的调频资源。

储能另一个典型应用是能量时移，占储能项目应用的13%。能量时移就是通过储能的方式实现用电负荷的削峰填谷，即发电厂在用电负荷低谷时段对电池充电，在用电负荷高峰时段将存储的电量释放。此外，将可再生能源的弃风弃光电量存储后再移至其他时段进行并网也是能量时移。

第三大应用是帮助用户侧电费管理，该应用的储能项目约占11%。在用户侧储能中用户可以在电价较低的谷期利用储能装置存储电能，在用电高峰期使用存储好的电能，避免直接大规模使用高价的电网电能，如此可以降低用户的电力使用成本。

此外，储能应用较为活跃的领域还有供电备用容量，占比9%。备用容量是指在满足预计负荷需求以外，针对突发情况为保障电能质量和系统安全稳定运行而预留的有功功率储备，一般备用容量是系统正常电力供应容量的15%～20%，且最小值应等于系统中单机装机容量最大的机组容量。由于备用容量针对的是突发情况，一般年运行频率较低，如果是采用电池单独做备用容量服务，经济性无法得到保障，因此需要将其与现有备用容量的成本进行比较来确定实际的替代效应。

资料来源：DOE，EnergyNet

图3  全球储能市场主要应用场景分布情况

美国加州太平洋煤气电力公司公布的储能项目实际运行收益状况报告EPIC（Electric Program Investment Charge）表明，现阶段储能在调频领域已有一定的经济性；而由于电价差不足以抵消储能系统循环效率、电池老化等造成的损失，在能量市场的收益并不乐观；参与旋转备用容量市场，其收益包括备用容量的收益和被调用后的能量收益，机会成本较高，收益较低，还不足以支撑项目盈利。

（三）热点应用场景与典型案例

1. 长时间尺度储能

长时储能应用正在电力系统中进行部署，以平衡电力波动，管理峰值需求，使风力发电和太阳能发电可以调度。根据长时储能曲线划分，全球发展前景较好的长时储能技术包括五种：抽水蓄能技术、混凝土砌块储能技术、液态空气储能技术、地下压缩空气储能技术和液流电池储能技术。

美国各州都很重视新能源电力发展，新能源储能技术对于实现平抑新能源出力波动、促进电网稳定这一目标至关重要。美国加州公共事业委员会（CPUC）表示，加州计划到2026年部署装机容量为1吉瓦的新能源长时储能系统，以推进其清洁能源转型。CPUC对2019～2020年电力资源组合提出的最佳投资组合建议，包括大量使用太阳能、风能和电池存储资源，以及长时储能和基于新传输系统的州外风能。目前，纽约州正在开发能够储能6小时以上的经济可行的储能系统。

锂离子电池在储能市场占比较大，但其应用在长时储能系统中并不是较优选择。在大部分风能和太阳能为电网供电的地区，采用压缩空气蓄能（CAES）技术的长时储能资源正变得越来越有价值。CAES系统在电力充足的时候进行空气压缩储能，等到电力匮乏之时，再通过解压空气进行发电。加拿大初创公司Hydrostor致力于开发压缩空气储能系统，NRStorHydrostor压缩空气储能项目是一个很好的案例。Hydrostor利用其A-CAES技术和专门建造的地下储存洞穴开发大规模的储能设施。该技术可以像抽水蓄能一样提供长时间的存储，而且可以进行灵活安装，此外，此类设施完全不排放废气，成本低廉。

2. 光伏+储能