储能在可再生能源中的地位与前景分析

2018年4月，国际可再生能源署、国际能源署和21世纪可再生能源政策网络联合发布了《能源转型时期的可再生能源政策》报告。小编特意将储能相关内容翻译如下：

关于可再生能源推动能源转型，报告中提到使用分布式可再生能源系统和微电网集成，另外更多地使用电池储能，可以防止整个能源系统的故障。可再生技术可以扩大能源的获取范围。2018年初，美国联邦能源监管委员会开始在能源和辅助服务市场中装备储能。

报告中说明提高系统整体灵活性的资源可分为四大类：可调度发电机、电网基础设施、荷载成形和储能。电储能指所有接受电能并仍以为电能返回的技术。套利的机会(利用价差获利的做法)在过去40年中推动了储能的部署，尤其是抽水蓄能。然而，电力储能技术可以提供多种服务，从快速频率响应到季节性大容量储能，有助于应对与可再生能源的可变性有关的新挑战。

可再生能源对电力系统的影响日益深广，如下图可分阶段来讨论，以帮助识别与可再生能源集成相关的主要挑战，并选择适当的措施来增强灵活性。这种简单的分类还对可能的挑战进行分类，并为任务的优先级提供了一个有用的框架：

图5.3多种可再生能源系统集成的不同层次

实现可再生能源更高份额的主要障碍，是在风能和太阳能无法提供电力期间仍需满足电力需求。这一阶段的特点是季节性储能和合成燃料用于发电的潜在需要。

储能技术具有可以抵消需求、吸收过剩发电的能力，从理论上讲这对于可再生能源不稳定的输出和能量供应是一种理想辅助技术。储能技术可提供不同成本和性能特征的大量选择，这使得它们可以适应不同的电储能需求服务范围(见表5.1)。目前，全球部署的绝大多数电储能都是抽水蓄能电站，但锂离子电池或液流电池等电池技术也越来越普遍。

表5.1电力系统储能服务的定性描述

没有任何一个应用需要连续提供所有储能容量。因此，储能还可以同时提供附加服务。如果有适当的监管框架，这将增加这种投资选择的盈利能力。为了达到这一点，决策者需要消除现有的障碍，例如调整备用市场的最小竞价规模，其中电池就通常因规模小而被排除在外。能源市场应该允许企业提供跨越多个独立监管市场的服务(长期、短期、平衡等)。定价机制是支持这种方式的，因为定价机制反映了给电力系统的定制服务的价值和每个利益相关者对提供电力系统的贡献。

近年来，电池的成本下降了。用于电动运输的锂离子电池组的价格，从2010年1000美元/kWh下降到2017年的209美元/kWh，平均每年下降19%。这也影响了原有的系统，德国住宅锂离子电池系统的安装成本从2013年2000欧元/kWh下降到2016年的1200/kWh。公用事业规模应用的成本预计将从2016年200-1260美元/kWh，到2030年下降到77-574美元/kWh。

高昂的投资成本是住宅储能部署的障碍。德国的住宅储能支持计划是基于低利息贷款和光伏电池系统或住宅电池的光伏改造的投资补贴。

查尔默斯大学研究了灵活性战略的影响，并确定了三种类型的灵活性策略，每种策略都需要特定的投资选项。

“补充策略”使用可调节的发电来补充可再生能源输出。

“转移策略”是通过储能和需求侧管理来改变能源如何随时间消耗。

“吸收策略”则是将电力转换为其他一些能源载体，如热或燃料，从而引入额外的电力需求。

查默斯的研究还评估了化学储能的作用：在固定的每年储氢需求中(例如用于工业中)，每周氢能存储可以减少平均发电成本和在欧盟范围内增加风电收入超过10欧元/ MWH。这种效益应该与氢能生产和储存系统的成本相比较。

在过去的十年中，大量新方式被用来驱动改变电力系统的管理，包括多种可再生能源、分布式发电、智能电网、储能和能效，所有这些都具有日益增长的价格优势。另有一些则是商业模式和机制方法，进一步鼓励或利用电力系统的变化。在世界许多地区，这些变化挑战了传统的部门结构和制度安排。

高效的市场设计构成短期市场的基准，并可以降低运营电力市场的总体成本。具有较高地域和时间区分的市场设计更适合于整合并增加可再生能源份额。但是低分辨率设计可以通过专用策略来改进。例如，德国政府最近通过了一项针对国家“能源市场2.0”的监管包，其目的是通过提高价格信号的时间精度，确保电力系统有效运行，确保供应安全，并向需求侧管理、电动汽车和储能开放市场。

重点：前沿政策——多能互补

“多能互补”的概念包括共同生产、联合使用、转换和替代不同的能源供应和需求形式(包含电、热和燃料)。

负责能源部门规划的决策者应评估最具成本效益的解决方案组合，以处理多种可再生能源高份额系统中能源生产的易变性。这些可供选择的方案涵盖电网基础设施(燃料、电力、局域供热网)、固定的长期和短期储能、多能互补(电动车辆、合成燃料、电加热等)和能效措施。政策应根据技术的实际环境效益和成本对其进行评估。成本效益高的多能互补机制要求更好地监测和控制电力的使用地点、时间和方式。管理一个多种可再生能源高度互相渗透的复杂的系统，数字化是必不可少的。为了促进数字化的整体智能充电，监管机构和政策制定者必须让业务模式，以便为大量用户提供基于时间的价格信号、控制信号以及数据分析等内容。

表5.3显示按电力系统阶段和层次分列的政策干预领域，并举例说明。

实现能源转型，需要的不仅仅是针对能源部门制定的政策更为全面。能源领域的迅速变化需要一种新的政策分类方式，这涉及到能源系统的转变和它赖以生存的社会经济结构的转变。这期间的政策需要采取综合办法，兼顾这两个方面。随着可再生能源从利基转向主流，推动转型的政策不仅必须涵盖可再生能源的部署，还必须纳入影响可持续性和转型速度的更广泛的能源系统和经济政策。

表6.1 提出了更新的可再生能源政策分类：直接政策文件，一体化政策，以及扶持政策。

一体化政策将可再生能源的使用和能效纳入供暖和制冷、运输和电力分部门，纳入更大的能源和经济系统以及消费者的日常生活。这一类别包括确保发展所需基础设施的政策(输电和配电网络、电动汽车充电站、地区供暖基础设施)、提高系统灵活性的政策(支持储能部署)、促进部门整合以及支持研究、开发和示范的政策。此外还需要采取措施，鼓励经济充分利用能源过渡中连续采取的步骤，以确保人人都能顺利和可持续地进行能源过渡。