電能具有發(fā)輸供用實時平衡的特點，人們希望電能也可以像其他化石能源一樣得以存儲，所以儲能幾乎伴隨著電力的發(fā)明被人們所關注，數(shù)百年來世界各國從未停止各種探索，研究出了抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、電化學儲能、電磁儲能等多種電能存儲形式。
截止2018年，全球投運儲能項目累計裝機規(guī)模180.9GW，其中抽水蓄能裝機規(guī)模最大，為170.7GW，占全球儲能總裝機容量的94%，電化學儲能的累計裝機規(guī)模次之，為4.9GW，占到了3.6%，其中鋰離子電池占比達到了86%。
隨著應用需求的不斷擴大，各國支持政策持續(xù)出臺以及制造工藝不斷完善，近年來儲能電池技術發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關鍵技術指標均得到了大幅提升，應用成本快速下降。
其中鋰電池能量密度5年來提高了1倍、循環(huán)壽命提高了2～3倍、應用成本下降了60%;鉛炭電池循環(huán)壽命較傳統(tǒng)鉛酸電池提升了3～4倍，再生利用率達97%，綜合度電成本約0.6元/千瓦時·次，均接近盈虧平衡點，大規(guī)模商業(yè)化應用初現(xiàn)端倪。
與小型的戶用儲能系統(tǒng)不同，儲能電站專指面向電網的規(guī)模化儲能設施，其容量在數(shù)兆瓦至數(shù)百兆瓦，在一定程度上達到了電站級的規(guī)模。之所以關注規(guī)模化的儲能電站，是因為其對能源轉型、在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的作用以及改變電網形態(tài)都具有重要意義。
2018年夏天，總投資7.85億元、總規(guī)模101MW/202MWh的鎮(zhèn)江電化學儲能電站項目投運，對緩解當?shù)叵募矩摵筛叻灏l(fā)揮了重要作用。該項目是我國第一個真正意義上服務于電網的規(guī)模化獨立運行的儲能電站，在儲能界刮起了一陣旋風，不到一年的時間，河南、長沙、甘肅百兆瓦級的儲能電站紛紛上馬。
儲能的價格雖然降了很多，但與替代措施相比仍然很高，還未達到與其他傳統(tǒng)能源相競爭的地步。國外儲能電站在一些領域已經得到商業(yè)化應用，他們的驅動因素也是各有特色。
儲能成為多元化保障供電能力的重要選擇
2012年1月31日，美國南加州愛迪生公司宣布，因為內部蒸汽管道發(fā)生泄漏，由該公司主要負責運營的圣奧諾弗雷核電站3號反應堆已被關閉。
圣奧諾弗雷核電站有兩個正在運轉的核反應堆，裝機容量為2200兆瓦，是南加州最大的電力來源，可滿足140萬家庭的電力需求。此次核電站反應堆的關閉引起了人們對電力供應可靠性方面的擔憂。
加州阿里索(Aliso Canyon)天然氣氣田泄露所引發(fā)的電力短缺危機加速了加州對于安裝儲能系統(tǒng)、保障供電安全的步伐。
發(fā)生事故的Aliso Canyon天然氣地下儲氣庫隸屬于美國Sempra能源公司下屬南加州天然氣公司，2015年10月至2016年2月期間，儲氣井共計泄漏天然氣10.7萬噸，是美國歷史上最大的天然氣泄漏事故，前后共導致1.1萬名附近居民離家疏散，總損失約10 億美元。
Aliso Canyon天然氣氣田在冬季可滿足CEC所轄區(qū)域內20%的高峰負荷，夏季滿足6 0%的高峰負荷。若沒有Aliso Canyon的天然氣儲備，將給地區(qū)的供電、供暖和燃氣供應帶來嚴重挑戰(zhàn)。為了彌補電力不足，加州六個月的時間里在幾個地點部署了100兆瓦的儲能設備。
隨著儲能應用的價值和重要性日益顯現(xiàn)，為培育多元化儲能技術，創(chuàng)造有利于儲能技術企業(yè)和系統(tǒng)集成商發(fā)展的長期穩(wěn)定市場，保障加州電力系統(tǒng)電力、電量供應，加州從2010年開始研究實施公用事業(yè)公司儲能強制采購計劃，通過歷次立法，要求加州三大系統(tǒng)運營商(PG&E、SCE和SDG&E)到2020年部署1. 8GW儲能的目標。
截至2017年底，美國大容量儲能裝機708MW/867MWh，其中加州約127MW，容量380MWh，占到已投運項目44%的能量規(guī)模和18%的功率規(guī)模。
公平開放的電力市場為儲能提供了平臺
PJM負責美國13個州以及哥倫比亞特區(qū)電力系統(tǒng)的運行與管理，集中調度美國目前最大、最復雜的電力控制區(qū)，擁有獨立的調頻市場。
PJM也是美國儲能電站功率裝機規(guī)模最大的地區(qū)，占到已投運項目近40%的功率規(guī)模和31%的能量規(guī)模，平均功率規(guī)模為12MW，平均儲能充放電時長為45分鐘，且大部分為獨立的儲能運營商。儲能電站之所以在PJM調頻市場中得到較好的商業(yè)化運營，得益于公平的市場環(huán)境和按效果付費的價格機制。
聯(lián)邦能源管理委員會自2007年起通過立法，要求各電力市場的組織者修改市場規(guī)則，消除歧視性條款，允許包括儲能在內的新興設施接入電力系統(tǒng)并參與電力市場，2011年發(fā)布75 5號令制定了調頻輔助服務按效果付費補償機制。在此基礎上，2012年PJM市場創(chuàng)建了快速調頻市場。
儲能憑借快速的響應特性，在各類調頻資源中拔得頭籌，取代燃氣機組成為PJM最大調頻來源。2015年約有17 7MW儲能參與PJM調頻市場。到2016年上半年，容量增加到265MW，2016上半年PJM 總調頻費用4295萬美元，較2015年同期減少62.4%。
PJM調頻市場的儲能應用也并非一帆風順，儲能響應速度快，但持續(xù)提供調頻服務的時間有限制，PJM發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)需要調節(jié)的時候儲能可能反向充放電，給系統(tǒng)增加調頻負擔，為此PJM不得不向其他調頻資源支付更多調頻費用以應對上述情況。
PJM于2015年末調低快速調頻資源效益因子，導致PJM出清的儲能調頻服務減少，2016年總收入降幅達到32%，直接打擊了儲能運營商投資積極性。
英國去核、去煤能源計劃加大容量市場對儲能的需求
英國電力市場化改革是世界許多國家參考的典范，也深刻影響著我們國家的電改路徑。英國自1989年開始至今施行了三次比較大的改革，2011年，英國能源部正式發(fā)布了《電力市場化改革白皮書(2011)》，開始了以促進低碳電力發(fā)展為核心的第三輪電力市場改革，容量市場作為本次改革的一個重要組成部分而被提出。
容量市場的建立也是基于一定的能源發(fā)展背景，歐盟決心推動新能源變革，《巴黎協(xié)定》、《2030年氣候與能源框架協(xié)議》、《可再生能源發(fā)展指南》不斷推動英國能源更新?lián)Q代，新能源擠占傳統(tǒng)化石能源發(fā)電份額，加快燃煤、核電等機組的退役。
2010年至2016年間共退役23GW裝機容量的燃煤電站及核電站，這其中除了正常退役的機組以外，也包括了部分由于環(huán)保要求而提前退役的機組;預計未來10年，還將有24GW的燃煤電站及核電站面臨退役。
傳統(tǒng)發(fā)電機組退役一方面使得電網可用資源減少，調節(jié)能力減弱;另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)機組盈利能力更加不穩(wěn)定，降低了社會投資信心。同時隨著經濟社會的發(fā)展，英國電力市場的需求還將繼續(xù)增長，加劇了對備用容量的需求。
2013年英國能源氣候變化部頒布了《英國電力市場改革執(zhí)行方案》，其目的希望通過建立容量市場，為容量提供穩(wěn)定、持續(xù)性的新刺激，保證現(xiàn)有容量機組的盈利能力，維持投資者對新建容量機組的熱情，減少目前較高的容量儲備所帶來的資金流失。
英國從2016年開始允許包括電化學儲能在內的新興資源參與容量市場，容量市場允許參與容量競拍的資源同時參與電能批發(fā)市場，大大促進了英國儲能裝機容量的快速提升。
2016年，超過500MW的儲能資源在容量市場拍賣中中標，占該年總競拍容量的6%，且此次拍賣出清價格為22英鎊每千瓦每年，高于前一年18英鎊每千瓦每年。
同樣，作為新興事物的儲能，參與市場也非一帆風順。儲能電站在容量市場大量中標，引起部分傳統(tǒng)電源運營商質疑。
2017年初，他們向主管部門施壓，認為儲能不具備長期供電能力，會對電力供應安全構成風險。2017年12月，英國容量市場修改了針對儲能電池的降額系數(shù)，該系數(shù)在一定程度上表征著在電力系統(tǒng)緊急事件中儲能貢獻的容量價值，直接影響儲能在容量市場中的收益。
降額系統(tǒng)的調整主要針對放電時間小于4小時的儲能系統(tǒng)，尤其對于放電時間為30分鐘左右的儲能系統(tǒng)影響很大。該調整使得持續(xù)放電時間較短的儲能系統(tǒng)在容量市場中收益明顯降低。
2018年11月，因需求管理供應商Tempus Energy公司質疑英國容量市場規(guī)則偏向傳統(tǒng)發(fā)電機組，歧視需求響應和儲能等新興資源，歐洲法院裁定暫停英國容量市場競拍。隨著成本降低，儲能將在更多應用領域扮演著重要角色，與傳統(tǒng)發(fā)電機組的博弈才剛剛開始。
儲能是新能源高占比系統(tǒng)最佳支撐技術
應對間歇性、隨機性新能源大規(guī)模并網，電網需要更加靈活的調節(jié)資源。儲能系統(tǒng)可有效平滑新能源場站出力波動，降低新能源隨機性和波動性對電網運行的影響，顯著提升跟蹤計劃的能力;儲能系統(tǒng)可改善新能源場站無功調節(jié)能力，平抑并網點電壓波動，提升局部電網電壓穩(wěn)定性;在棄風棄光情況下存儲剩余電量，保障綠色電能全額消納。
獨立的儲能電站也許還不能與傳統(tǒng)電源一爭高下，但未來新能源與儲能相結合對傳統(tǒng)電源的影響將是革命性的。
南澳州可再生能源發(fā)電占比高，是澳大利亞占比最高的州，天然氣發(fā)電規(guī)模大但氣源緊張，電力供應不確定性大，且電網對外聯(lián)系薄弱，難以依靠電網互聯(lián)進行互濟支撐，需要建設儲能這樣的高靈活性電源。
截至2017年底，南澳州電源總裝機544萬千瓦，其中風電170萬千瓦，光伏78萬千瓦，合計占比46%;燃氣發(fā)電裝機267萬千瓦，占49%。南澳州僅有兩條線路(輸電能力82萬千瓦)與維多利亞州相連。
2017年3月南澳州政府出臺《能源計劃》，提出建立儲能和可再生能源技術基金，對儲能項目建設予以部分資金資助，總預算1.5億澳元。南澳州特斯拉電池儲能項目獲得政府經濟資助，并通過參與電量市場和輔助服務市場獲利。
該項目位于南澳州Hor nsdale風電場附近，由該風電場業(yè)主投資并負責運營，特斯拉公司建設，采用鋰離子電池技術，總容量10 0MW/12 9MWh，2017年12月1日與風電場三期項目同時投運。
2017年底，澳大利亞非用戶側儲能達到了174MW，規(guī)劃與建設的儲能容量超過575MW，大部分項目與新能源發(fā)電相關。
近年來意大利可再生能源發(fā)電的持續(xù)增長，特別是意大利南部和西西里、薩丁島，風電和太陽能發(fā)電發(fā)展迅速，對電網的滲透率越來越高，其中西西里島和薩丁島的風電、太陽能發(fā)電已經分別到達當?shù)乜偘l(fā)電量的36%和41%，且島內電網與主網的聯(lián)絡比較薄弱，系統(tǒng)穩(wěn)定裕度比較小，為提高電網可再生能源接納能力，降低因電網原因造成的棄風、棄光電量，意大利國家輸電網公司Ter na在意大利薩丁島、西西里島分別安裝了8.65MW、7.3MW儲能系統(tǒng)，在中南部電網分3個地點安裝了6套儲能系統(tǒng)，規(guī)模35MW/23MWh。
監(jiān)管層面，意大利電力監(jiān)管政策允許Terna建設和運營用于輸電網安全運行、提高可再生能源滲透率和用于調度服務的發(fā)電設施。并且項目在列入電網規(guī)劃并經過經濟發(fā)展部和監(jiān)管機構批準后，相應的投資可以享受相應的資產回報。
我國儲能電站未來可期、道路荊棘
從國外儲能電站的發(fā)展經驗來看：一是需求驅動，合理引導。二是宜市場則市場，宜監(jiān)管則監(jiān)管。三是建立完善的市場機制，合理的價格形成機制。四是儲能電站的發(fā)展不是一蹴而就，而是各利益主體相互博弈的過程，其本質也是能源技術經濟的博弈。
得益于清晰的盈利模式，2017年以前，我國儲能項目主要集中在用戶側，自去年以來，我國電網側的儲能電站實現(xiàn)了階躍式的發(fā)展，截止2018年，我國累計投運電化學儲能項目達到了1.02GW/2.9GWh，電網側儲能電站貢獻了接近三分之一的容量。
與國外儲能電站的應用相比，我國投運的儲能電站呈現(xiàn)如下特點，全部由電網輔業(yè)單位投資建設，電網公司租賃，其功能為保障電力可靠供應，保障電網安全穩(wěn)定運行，相關成本也尚未有明確的疏導機制，相對國外儲能電站的發(fā)展，我國儲能電站還面臨著諸多問題。
政策方面
盡管國家出臺了諸多政策和文件均強調要積極發(fā)展儲能，發(fā)揮儲能在電網調峰、可再生能源并網等領域的作用，但這些政策和文件只是明確了儲能的“重要性”，沒有配套出臺可操作的“實用性”政策。業(yè)界評論我國儲能處于廠商投資熱、研究評論熱、主管部門反應平淡的局面。
價格機制方面
電網側獨立儲能電站的上網電價、充電電價未有明確定位，價格機制作為儲能項目的生命線直接決定項目的可持續(xù)發(fā)展。市場準入方面，獨立儲能電站可參與的市場類型有限，現(xiàn)貨市場尚未建成，輔助服務市場品種單一，且缺乏可操作性，尚未有獨立儲能電站參與市場的實際案例。
投資主體方面
仍以電網企業(yè)投資為主，社會資本參與較少，電網側儲能電站投資強度也將直接影響商業(yè)模式的創(chuàng)新發(fā)展。盈利模式方面，電網公司投資的儲能設施缺少成本疏導機制，社會資本投資的儲能項目缺少可預期的盈利空間。
目前主流觀點是通過市場化方式，提高儲能技術性能，降低成本實現(xiàn)商業(yè)化運營。我國正處于電力體制改革過渡期，市場機制還不完善，而規(guī)模化大容量的儲能電站投資大、應用專，更需要完善的市場機制予以保障。正如本文開篇所說儲能電站對能源轉型、在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的作用以及改變電網形態(tài)都具有重要意義，未來將備受各界關注。
