將長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用和收入相匹配的最佳方法是什么？什么是“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能”？什么時(shí)候需要部署？

持續(xù)放電時(shí)間為5小時(shí)到1000小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)——這是業(yè)界對(duì)“長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)”的解釋。這是一個(gè)非常寬泛的定義，涵蓋了不同的儲(chǔ)能技術(shù)和用例。

在過(guò)去的幾個(gè)月，公用事業(yè)廠商和開發(fā)商相繼宣布計(jì)劃部署長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目。英國(guó)輸電系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)ational Grid公司向液態(tài)空氣儲(chǔ)能開發(fā)商Highview Power公司訂購(gòu)了一個(gè)裝機(jī)容量為50MW的液態(tài)空氣儲(chǔ)能（系統(tǒng)LAES），該系統(tǒng)的持續(xù)放電時(shí)間為五個(gè)小時(shí)，并將于2022年并網(wǎng)運(yùn)行。而洛克希德·馬丁公司計(jì)劃部署一個(gè)裝機(jī)容量為500kW的液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，持續(xù)放電時(shí)間為5個(gè)小時(shí)，這是該公司的首個(gè)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)。公用事業(yè)廠商Dominion Energy公司日前宣布計(jì)劃在美國(guó)建設(shè)一個(gè)裝機(jī)容量為800MW抽水蓄能項(xiàng)目，其持續(xù)放電時(shí)間為10個(gè)小時(shí)。

目前大多數(shù)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目似乎有一個(gè)共同的特點(diǎn)：它們都超出了持續(xù)放電時(shí)間范圍的下限，通常能夠以滿功率提供5到10個(gè)小時(shí)的電力。



所需的持續(xù)放電時(shí)間越長(zhǎng)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)和應(yīng)用就越具有挑戰(zhàn)性。這是為什么？首先了解一下對(duì)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求、成本和監(jiān)管支持，部署長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的目標(biāo)是達(dá)到其持續(xù)放電時(shí)間范圍的上限，可以放電數(shù)天甚至數(shù)月的時(shí)間。為了區(qū)別于如今比較常見的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)（持續(xù)放電5至10小時(shí)），以下將持續(xù)放電時(shí)間10小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)稱為“更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)”。

對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)需求

更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用主要是“能源供應(yīng)轉(zhuǎn)移”的一種形式，就是將可再生能源發(fā)電設(shè)施的電力轉(zhuǎn)移到電力需求峰值時(shí)間，以滿足用戶的電力需求。

采用更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)動(dòng)機(jī)是在可再生能源電力充足的時(shí)候可以避免電網(wǎng)阻塞，在陽(yáng)光或風(fēng)力不足的時(shí)候也能滿足電力需求。另一個(gè)動(dòng)機(jī)就是在電力價(jià)格低廉的時(shí)候充電，在價(jià)格高昂的時(shí)候放電，這樣做可以節(jié)省成本，并且獲取更多利潤(rùn)。

最后但并非最不重要的一個(gè)原因是保障電力供應(yīng)安全。例如，電力線路發(fā)生故障可能會(huì)起森林火災(zāi)，當(dāng)公用事業(yè)公司中停止向具有這樣隱患的地區(qū)供電時(shí)，用戶將越來(lái)越多遭遇臨公共安全停電（PSPS）事件。而這種停電的時(shí)間可能持續(xù)數(shù)天、數(shù)周甚至數(shù)月。

能源供應(yīng)轉(zhuǎn)移可以與其他電力服務(wù)（如調(diào)峰或平衡服務(wù)）疊加在一起，但其主要用例需要始終可用。換句話說(shuō)，無(wú)論天氣狀況、電價(jià)高低、供應(yīng)中斷如何，用戶總是需要安全可靠的更長(zhǎng)時(shí)間的電力供應(yīng)，這樣才能從使用更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)中受益。

例如在德國(guó)，其冬季的日照時(shí)間非常有限，而在此期間風(fēng)力不足的話，則可再生能源發(fā)電設(shè)施難以滿足用戶的電力需求。這種現(xiàn)象可能持續(xù)數(shù)天的時(shí)間，通常會(huì)導(dǎo)致批發(fā)電價(jià)上漲。

而在其他國(guó)家和地區(qū)（例如沙特阿拉伯）則存在季節(jié)性電價(jià)，用戶在夏季由于采用空調(diào)，電力需求比平時(shí)更高，從而導(dǎo)致電力需求激增，因此用戶通常會(huì)在夏季支付更高的電價(jià)。從理論上來(lái)說(shuō)，冬天產(chǎn)生的電力可以在夏天以更高的價(jià)格出售。

因此，較長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)存在一定的獲利潛力，但是現(xiàn)在帶來(lái)的價(jià)值仍然比較有限。根據(jù)美國(guó)電力研究院（EPRI）最近進(jìn)行的一項(xiàng)研究，對(duì)于加利福尼亞州不同充電/放電持續(xù)放電時(shí)間的能源轉(zhuǎn)移的收益進(jìn)行比較，并將其結(jié)果更加直觀。鑒于加州獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商（CAISO）在2019年的日前綜合能源價(jià)格，持續(xù)放電時(shí)間為4小時(shí)的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的獲得利潤(rùn)是持續(xù)放電時(shí)間20小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)的76％。


更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本

長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)面臨的這一內(nèi)在挑戰(zhàn)通常被忽略：儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性通常在很大程度上取決于其在使用期間的循環(huán)充電/放電次數(shù)。通常情況下，每充放電一次都會(huì)獲利。在給定容量下，充放電的次數(shù)越多，在其使用壽命期間的可用能量就越高，投資回報(bào)也就越高。

而根據(jù)這個(gè)定義，以放電持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)（如數(shù)周或數(shù)月）為目標(biāo)的儲(chǔ)能系統(tǒng)放電次數(shù)比較有限。以季節(jié)性儲(chǔ)能系統(tǒng)為例：如果在炎熱的夏季，為了滿足更高的需求，通常在冬季存儲(chǔ)太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)施的電力，并且每年只充電一次，那么電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將在夏季會(huì)放電，只有到了冬季才會(huì)充電。而同樣的邏輯也適用于德國(guó)冬季的供電情況，通常一年最多只進(jìn)行兩次充放電。這顯然將會(huì)減少收入。

更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)也可以用于長(zhǎng)時(shí)甚至短時(shí)儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景。其充放電次數(shù)可能會(huì)增加，但是需要與持續(xù)放電時(shí)較短的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，而這對(duì)于更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)說(shuō)需要具有成本優(yōu)勢(shì)。

更長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能系統(tǒng)獲得成功的因素是：較低的容量邊際成本（需要使用儲(chǔ)量豐富且低廉的儲(chǔ)能介質(zhì)），功率和容量相互獨(dú)立擴(kuò)展以避免未使用的功率產(chǎn)生額外成本，較低的自放電率，以及在不同利用水平之間切換的高度靈活性。

而只是克服技術(shù)障礙，并不能確保其商業(yè)運(yùn)營(yíng)可行性。創(chuàng)新的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)可能面臨債務(wù)融資成本和結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)，其挑戰(zhàn)在于要讓投資者相信，新興技術(shù)的商業(yè)和運(yùn)營(yíng)結(jié)構(gòu)是支持獲得長(zhǎng)期收入的基礎(chǔ)，并且其應(yīng)用在數(shù)十年的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中仍然可靠，其信貸可用性可能取決于收入情況。

為了獲得了項(xiàng)目融資，需要全面緩解建設(shè)和運(yùn)營(yíng)各個(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能資產(chǎn)的性能和可靠性必須得到證明，在理想情況下應(yīng)通過(guò)第三方審核、證書、保修協(xié)議以及長(zhǎng)期論證來(lái)證明。在項(xiàng)目開發(fā)中采用創(chuàng)新技術(shù)時(shí)，提供這樣的全面保證可能會(huì)很困難：而促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)部署的投資者進(jìn)行承銷可以彌補(bǔ)這一缺口。

在這里，看到了新興技術(shù)參與政府支持的示范項(xiàng)目的價(jià)值，例如英國(guó)Highview Power公司部署的裝機(jī)容量為50MW壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，該儲(chǔ)能系統(tǒng)在其首次商業(yè)部署中就獲得了企業(yè)和政府部門的資助。