美國(guó)目前的儲(chǔ)能容量正在激增。2017年的儲(chǔ)能總裝機(jī)容量超過(guò)了1000兆瓦時(shí)，創(chuàng)歷史新高。研究機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)2018年美國(guó)新增的儲(chǔ)能容量超過(guò)1000兆瓦時(shí)，容量規(guī)模將增加近一倍，2018年所增加的儲(chǔ)能容量相當(dāng)于前四年增加的儲(chǔ)能容量的總和。

然而，這種指數(shù)性增長(zhǎng)主要受到在美國(guó)在有組織的電力市場(chǎng)之外運(yùn)營(yíng)的垂直一體化公用事業(yè)公司的影響，這些公司為美國(guó)三分之二的電力消費(fèi)者提供服務(wù)。那么儲(chǔ)能系統(tǒng)將如何進(jìn)入這些市場(chǎng)，并獲取收入呢？

儲(chǔ)能項(xiàng)目可以通過(guò)三種方式在美國(guó)有組織的電力市場(chǎng)中獲取收入：平臺(tái)、產(chǎn)品、支付日。然而，不同的儲(chǔ)能項(xiàng)目將以不同的方式利用這些潛在的收入來(lái)源，投資者需要獲得那些能夠駕馭復(fù)雜且不斷變化的監(jiān)管和市場(chǎng)環(huán)境的靈活的開(kāi)發(fā)人員的幫助。

特斯拉、Greensmith和AES公司在四個(gè)月內(nèi)部署了超過(guò)70兆瓦的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以防止類似阿利索峽谷天然氣儲(chǔ)存設(shè)施災(zāi)難時(shí)發(fā)生的電力中斷。

以下將對(duì)越來(lái)越多上線運(yùn)營(yíng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)如何擾亂電力市場(chǎng)進(jìn)行一下探討。但首先需要介紹儲(chǔ)能項(xiàng)目如何利用美國(guó)有組織的電力市場(chǎng)機(jī)會(huì)的三種方式。

（1）平臺(tái)：最佳的計(jì)劃

獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）將經(jīng)歷一個(gè)規(guī)劃過(guò)程，以提高可靠性或市場(chǎng)效率。同樣，需要將儲(chǔ)能項(xiàng)目視為一種可靠性資產(chǎn)，可以作為低成本、非線纜電力傳輸?shù)奶娲桨?，以提高可靠性?

例如，電網(wǎng)上相對(duì)隔離的區(qū)域在高峰需求期間可能不會(huì)獲得電網(wǎng)或本地發(fā)電機(jī)的電力。部署儲(chǔ)能項(xiàng)目并不是為增加電網(wǎng)或本地的發(fā)電能力，而是在緊急情況為本地設(shè)施或電網(wǎng)輸電。儲(chǔ)能項(xiàng)目在建成之后為服務(wù)成本為基礎(chǔ)的項(xiàng)目提供資助。
如果這個(gè)例子中儲(chǔ)能項(xiàng)目與所謂的“可靠性傳輸擴(kuò)展”的輸電項(xiàng)目起著相同的作用，它也應(yīng)該進(jìn)行類似于“經(jīng)濟(jì)傳輸”的模擬，將剩余電能轉(zhuǎn)移到受限區(qū)域?qū)?huì)為市場(chǎng)的買賣雙方創(chuàng)造利益。但到目前為止，只有PJM公司位于巴爾的摩附近的電網(wǎng)部署了一個(gè)這樣的項(xiàng)目。

獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）遲遲不愿為這些項(xiàng)目提供資金的一個(gè)原因是，雖然這些具有“可靠性”的儲(chǔ)能項(xiàng)目與確定如何使用電網(wǎng)的緊急風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)，但“經(jīng)濟(jì)”的儲(chǔ)能系統(tǒng)需要獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）決定何時(shí)購(gòu)買和銷售電力。獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）擔(dān)心這會(huì)挑戰(zhàn)他們的市場(chǎng)獨(dú)立性，因?yàn)樗麄冋{(diào)度儲(chǔ)能項(xiàng)目的方式總是會(huì)影響電力價(jià)格，并且可能使他們看起來(lái)像自我交易的市場(chǎng)參與者。

然而，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）已經(jīng)通過(guò)輸電線路調(diào)節(jié)功率，這肯定會(huì)影響電力價(jià)格。當(dāng)一個(gè)新的輸電項(xiàng)目被提議用于緩解需求高（因此價(jià)格高）的電網(wǎng)區(qū)域的擁塞時(shí)，當(dāng)?shù)匕l(fā)電機(jī)的收入將會(huì)受到影響。

在這種情況下，保持獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）獨(dú)立性的是透明的成本效益分析和具有金融輸電權(quán)力的安全約束經(jīng)濟(jì)調(diào)度，這是一種在輸電線路上公平地移動(dòng)電力，并從當(dāng)?shù)貎r(jià)格差異中分配收入的標(biāo)準(zhǔn)方法。

如果市場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)行更多的時(shí)段調(diào)度，他們可以根據(jù)透明優(yōu)化以相同的方式調(diào)度儲(chǔ)能項(xiàng)目，并為任何支付儲(chǔ)能成本的人分配財(cái)務(wù)存儲(chǔ)權(quán)。

（2）產(chǎn)品：服務(wù)費(fèi)用

雖然獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）并不愿意被動(dòng)地將儲(chǔ)能項(xiàng)目整合到電網(wǎng)，并支付費(fèi)用，但他們已經(jīng)接受儲(chǔ)能項(xiàng)目所提供的服務(wù)，如快速頻率響應(yīng)、容量或監(jiān)管。儲(chǔ)能項(xiàng)目可以進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，但以“技術(shù)中立”為基礎(chǔ)。但是，在電池和其他清潔技術(shù)（如可再生能源）改變游戲規(guī)則之前，這些服務(wù)是由市場(chǎng)定義的。

從理論上講，將儲(chǔ)能項(xiàng)目部署到這些技術(shù)中立的產(chǎn)品中應(yīng)該很簡(jiǎn)單。但儲(chǔ)能項(xiàng)目的容量是有限的，需要更多的電能進(jìn)行充電，存儲(chǔ)之后再對(duì)外釋放，它們可能完全由電力電子設(shè)備控制。

這些差異意味著現(xiàn)有的市場(chǎng)產(chǎn)品定義往往不適合采用儲(chǔ)能項(xiàng)目，雖然大多數(shù)現(xiàn)有參與者通常僅為其收入的一小部分提供輔助服務(wù)，專用于單一服務(wù)（例如法規(guī)）的儲(chǔ)能項(xiàng)目可能具有它們的特性。通過(guò)簡(jiǎn)單的規(guī)則改變顛覆了商業(yè)模式。

儲(chǔ)能項(xiàng)目還具有在市場(chǎng)中并不受到重視的屬性，雖然它們具有快速地改變其輸出，減少碳排放的能力，或者可以模塊化快速部署。這些屬性提供了一些優(yōu)勢(shì)，但需要修改電力市場(chǎng)規(guī)則才能得到適當(dāng)評(píng)估。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和天然氣發(fā)電廠之間的標(biāo)準(zhǔn)等效似乎需要1：4的功率比，即1兆瓦（MW）的發(fā)電和4MWh電池儲(chǔ)能容量。


然而，以這種方式電池儲(chǔ)能并不一定在經(jīng)濟(jì)上有效，這是因?yàn)橐恍┓逯敌枨罂赡艹掷m(xù)更長(zhǎng)時(shí)間，還有一些可能更零散，并且電池的最高價(jià)值應(yīng)用可能涉及不同的功率比。


通過(guò)提供電網(wǎng)的產(chǎn)品來(lái)獲得儲(chǔ)能項(xiàng)目收入將始終取決于市場(chǎng)規(guī)則。作為大多數(shù)市場(chǎng)的新的競(jìng)爭(zhēng)者，儲(chǔ)能項(xiàng)目（尤其是電池儲(chǔ)能）并不總是能夠確保規(guī)則對(duì)其進(jìn)行最佳評(píng)估。

（3）支付日：如何獲利？

錯(cuò)誤地使用儲(chǔ)能資源的一種方法是直接在電力市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)。那么有什么比套利更簡(jiǎn)單：低買高賣？

不幸的是，如今的市場(chǎng)并沒(méi)有以這種方式提供足夠的收入。比較一下市場(chǎng)價(jià)格上漲最多的兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）中的每日批發(fā)電價(jià)差異，例如加利福尼亞州的CAISO和德克薩斯州的ERCOT，其中每天從低買高賣（假設(shè)沒(méi)有往返損失）中粗略估計(jì)的收入達(dá)到每千瓦時(shí)為10-20美元，這不足以支付這筆費(fèi)用，如NV Energy公司最近宣布將增加100兆瓦電池儲(chǔ)能容量。

有一點(diǎn)很清楚：功率比越高，套利收入越多。例如，在2017休斯頓負(fù)載區(qū)的實(shí)時(shí)市場(chǎng)中運(yùn)行功率比為4：1，并且往返損耗為20％的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可能會(huì)達(dá)到每年57美元/千瓦時(shí)。這使其成為一項(xiàng)具有吸引力的投資。

這與其他獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）形成鮮明對(duì)比，并突出了能源市場(chǎng)的哪些投資具有最大價(jià)值的效率。

即使能源套利收入足以支持儲(chǔ)能投資，如今的儲(chǔ)能市場(chǎng)仍然存在一些障礙。并非所有獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）都提供適當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)“參與模式”。美國(guó)聯(lián)邦能源監(jiān)管委員會(huì)（FERC）最近的第841號(hào)命令直接解決了這個(gè)問(wèn)題，儲(chǔ)能行業(yè)急切地等待新的關(guān)稅結(jié)構(gòu)和參與模式作出回應(yīng)。

盡管如此，市場(chǎng)必須面對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目容量有限的這一事實(shí)，這就帶來(lái)了一個(gè)問(wèn)題：它們應(yīng)該如何在市場(chǎng)中發(fā)揮作用？如今大多數(shù)儲(chǔ)能系統(tǒng)都以機(jī)會(huì)成本為基礎(chǔ)給出價(jià)格，并且會(huì)根據(jù)其充電狀態(tài)從市場(chǎng)上購(gòu)買或出售。

基于機(jī)會(huì)成本的出價(jià)可以有效地分配電池儲(chǔ)能以獲得最大系統(tǒng)效益，但是這種方法需要電池儲(chǔ)能系統(tǒng)保留其容量的權(quán)利。隨著越來(lái)越多的儲(chǔ)能項(xiàng)目作為邊際定價(jià)資源出現(xiàn)在市場(chǎng)中，從市場(chǎng)監(jiān)管的角度來(lái)看，這可能成為一個(gè)問(wèn)題。

機(jī)器學(xué)習(xí)改進(jìn)的快速步伐意味著儲(chǔ)能投標(biāo)模式可以通過(guò)軟件來(lái)確定，而對(duì)于市場(chǎng)監(jiān)控和監(jiān)管機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)是一種無(wú)法理解的算法。

解決這些問(wèn)題的一種可能途徑是獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）將在市場(chǎng)調(diào)度算法中增加對(duì)概率多周期優(yōu)化的使用。然后，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）可以采用最佳方式隨時(shí)間調(diào)度電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，從而降低對(duì)不透明和可能存在問(wèn)題的投標(biāo)模式的需求。
儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)從清潔能源技術(shù)成為了當(dāng)今的投資機(jī)會(huì)，但該行業(yè)的真正潛力尚未被挖掘出來(lái)。當(dāng)投資者考慮儲(chǔ)能產(chǎn)品時(shí)，他們應(yīng)該尋求能夠駕馭復(fù)雜且不斷變化的監(jiān)管和市場(chǎng)環(huán)境的靈活項(xiàng)目。

隨著越來(lái)越多的儲(chǔ)能項(xiàng)目上線運(yùn)營(yíng)，獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（ISO）需要利用新的規(guī)則和市場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行發(fā)展，以適應(yīng)技術(shù)的潛力。