到2024年電池儲能系統市場或將達200億至250億美元

    根據清潔技術咨詢機構Apricum公司的調查，用于固定應用的電池儲能系統（BESS）的數量已經開始大幅增長，其中包括公用事業規模和分布式應用。根據最近的估計，預計將從2018年銷售額約10億美元增長到2024年的200億至250億美元。

    Apricum公司確定了固定電池儲能系統（BESS）增長的三個主要驅動因素：一是關于電池成本的積極進展；二是改進的監管框架，這兩者都提高了電池競爭力；三是固定電池儲能系統（BESS）是一個不斷增長的可尋址服務市場。

    1.電池成本

    固定電池儲能系統（BESS）廣泛應用的關鍵先決條件是在電池壽命期間相關成本的下降。這主要通過削減資本支出，改善業績或改善融資條件來實現。

    • 資本支出：

    近年來成本下降幅度最大的固定電池儲能系統（BESS）技術是鋰離子電池，從2012年的約500-600美元/千瓦時下降到目前300-500美元/千瓦時。這主要是由于該技術在諸如“3C”行業（計算機、通信、消費電子）和電動汽車等移動應用中的主導地位以及由此帶來的制造規模經濟。在此背景下，特斯拉公司計劃通過其在內華達州的35吉瓦時/千瓦的“Giga-Factory”工廠的生產進一步降低鋰離子電池的成本。美國儲能電池制造商Alevo公司也宣布了類似的計劃，計劃將一家廢棄的卷煙廠改造成一個16吉瓦時的電池生產工廠。

    如今，大多數儲能技術創業公司都在致力于采用低資本支出的其他方法。他們意識到將很難滿足鋰離子電池的生產量，像Eos、Aquion或Ambri這樣的公司正在設計他們的電池，以便從一開始就滿足一定的成本要求。這可以通過為電極、質子交換膜和電解質使用大量廉價的原材料以及高度自動化技術，并將其生產外包給全球規模的生產制造承包商（如富士康）來實現。因此，Eos公司表示其兆瓦級系統的價格僅為160美元/千瓦時。

    另外，創新采購可以幫助降低固定電池儲能系統（BESS）的投資成本。例如，博世、寶馬和瑞典公用事業公司Vattenfall公司正在安裝基于寶馬i3和ActiveE轎車使用的鋰離子電池的2MW/2MWh固定式儲能系統。

    • 性能：

    電池的性能參數可以通過制造商和運營商的努力得到改善，以降低電池儲能系統（BESS）的成本。電池的壽命（生命周期和循環壽命）顯然對電池的經濟性有很大的影響。在制造水平上，通過向活性化學品添加專有添加劑以及改進生產工藝以達到更加均勻一致的電池質量，可以延長工作壽命。

    顯然，電池應始終有效地工作在其設計的操作范圍內，例如，當涉及放電深度（DOD）時。通過限制應用中可能的放電深度（DOD）或通過使用容量高于要求的系統可以顯著延長循環壽命。通過嚴格的實驗室測試獲得的最佳操作限制的詳細知識，以及具有適當的電池管理系統（BMS）是一大優勢。往返效率損失主要是由于電池單體化學中固有的滯后現象造成的。而采用適當的充電或放電速率，以及保持良好的放電深度（DOD）有助于保持高效率。

    此外，電池系統的部件（冷卻、加熱或電池管理系統待）所消耗的電能影響效率并應保持在最小值。例如，通過向鉛酸電池添加機械元件以防止枝晶形成，可以緩解電池容量隨時間推移的退化。

    • 融資條件：

    固定電池儲能系統（BESS）項目的銀行業務往往受到有限的業績記錄以及融資機構在電池儲能領域的性能、維護和商業模式方面的經驗不足的影響。

    電池儲能系統（BESS）項目的供應商和開發商應該嘗試改善投資條件，例如，通過標準化保修努力或通過實施電池的全面測試流程等。

    總的來說，隨著上述資本開支下降和電池數量不斷增加，投資者的信心將會增加，其融資成本將下降。

    2.監管框架

    像所有進入成熟市場的相對新生的技術一樣，電池儲能系統（BESS）在一定程度上依賴于有利的監管框架。至少這意味著電池儲能系統（BESS）沒有市場參與的障礙。在理想情況下，政府部門將看到固定存儲系統的價值并相應地激勵其應用。

    • 消除其應用障礙影響的一個例子是美國聯邦能源管理委員會（FERC）頒布的第755號令，其要求ISOs3和RTOs4提供更快、更準確和更高MW-MILIEE55資源的績效支付。由于獨立運營商PJM公司相應于2012年10月對其批發電力市場進行了相應改造，因此儲能規模一直在增加，其結果是在美國2014年部署的62兆瓦的儲能設備中，三分之二是PJM公司的儲能產品。

    • 在德國，購買太陽能和儲能系統的住宅用戶可以從德國政府擁有的開發銀行KfW獲得低息貸款，并在購買價格上獲得高達30％的回扣。迄今為止，這已經促使了大約12000個儲能系統的安裝，但應該指出的是，另外13000個儲能系統是在該程序之外構建的。

    • 2013年，加利福尼亞州的監管機構（CPUC）提出要求，到2020年，公用事業部門必須購買1.325GW的儲能容量。該采購計劃旨在演示電池如何實現電網現代化，并幫助太陽能和風能的整合。

    上述例子都是在儲能領域引起重大關注的重大事件。然而，規則中較小的、往往未被注意的變化可能會對電池儲能系統（BESS）的區域適用性產生強大的影響。其潛在的例子包括：

    • 通過簡單地減少德國主要儲能市場的最低容量要求，住宅儲能系統將被允許作為虛擬電廠參與，進一步加強了分布式電池儲能系統（BESS）的商業案例。

    • 2009年生效的《歐盟第三次能源改革方案》的核心要素是電力公司的發電和銷售業務與其輸電網絡的分離。在這種情況下，由于一些法律上的不確定性，輸電系統運營商(TSO)將被允許運行儲能系統的條件并不完全清楚。立法的改進將為電池儲能系統（BESS）在電網支持方面的更加廣泛應用奠定基礎。

    3.可尋址服務的市場

    全球電力市場的具體趨勢正在引發日益增長的服務需求，原則上可以采用固定電池儲能系統（BESS）服務。其相關趨勢是：

    • 由于可再生能源波動性以及在自然災害期間增加電力供應彈性的原因，電力系統對靈活性的需求日益增加。在這里，儲能項目可以提供頻率和電壓控制，電網擁塞緩解，可再生能源緊固和黑啟動等輔助服務。

    • 由于老化或容量不足而導致的發電和輸電和配電基礎設施的擴建和實施，以及農村地區的電氣化增加。在這種情況下，電池儲能系統（BESS）可作為推遲或避免基礎設施投資的替代方案，用于穩定孤島電網或提高離網系統中柴油發電機組的效率。

    • 工業、商業和住宅終端用戶正在努力應對更高的電費，特別是由于價格變化和需求費用所致。對于（潛在的）住宅太陽能發電業主來說，下降的上網電價會影響經濟可行性。此外，電力供應往往不可靠，并且供電質量差。固定式電池可以幫助增加自我消耗，執行“峰值削峰”和“峰值轉移”，同時提供不間斷電源（UPS）。

    顯然，為滿足這種需求，有各種傳統的非儲能選擇。電池是否構成更好的選擇必須根據具體情況進行評估，并且在不同地域之間可能會有很大差異。例如，盡管在澳大利亞和美國德克薩斯州等地有一些積極的商業案例，但這些案例都需要克服遠距離輸電的問題，德國中等電壓水平的典型電纜長度小于10公里，這使得傳統的電網擴展在大多數情況下是成本更低的替代方案。

    通常，只用電池儲能系統（BESS）提供服務是不夠的。因此，服務應該結合到“效益疊加”中，以便通過多種機制降低成本并進行補償。從具有最大收入來源的應用程序開始，首先應該使用備用容量來抓住現場機會并避免像UPS電源那樣的監管障礙。對于任何剩余容量，交付給電網的服務（如頻率調節）也可以考慮。毋庸置疑，額外的服務不能阻礙主要服務的發展。

    對儲能市場參與者的影響

    上述推動因素的改善將帶來新的商業機會以及隨之而來的市場增長。然而，消極的事態發展反過來會導致商業模式未能達到甚至失去經濟可行性。例如，由于某些原材料出現意外短缺，所預計的成本下降可能無法實現，或者新技術的商業化并未按預期進行。法規的變化可能會形成固定電池儲能系統（BESS）無法參與的框架。此外，鄰近行業的發展可能會對固定電池儲能系統（BESS）產生額外的競爭，例如使用的可再生能源進行頻率控制：在某些市場（例如愛爾蘭），電網標準已經要求風電場作為主要的電力儲備。

    因此，企業必須對互密切關注，預測并積極影響電池成本、監管框架和成功參與固定電池儲能全球市場的需求。