中國儲能網(wǎng)訊：將長時儲能系統(tǒng)的應(yīng)用和收入相匹配的最佳方法是什么？什么是“長時儲能”？什么時候需要部署？

持續(xù)放電時間為5小時到1000小時的儲能系統(tǒng)——這是業(yè)界對“長時儲能系統(tǒng)”的解釋。這是一個非常寬泛的定義，涵蓋了不同的儲能技術(shù)和用例。

在過去的幾個月，公用事業(yè)廠商和開發(fā)商相繼宣布計劃部署長時儲能項目。英國輸電系統(tǒng)運營商National Grid公司向液態(tài)空氣儲能開發(fā)商Highview Power公司訂購了一個裝機容量為50MW的液態(tài)空氣儲能（系統(tǒng)LAES），該系統(tǒng)的持續(xù)放電時間為五個小時，并將于2022年并網(wǎng)運行。而洛克希德·馬丁公司計劃部署一個裝機容量為500kW的液流電池儲能系統(tǒng)，持續(xù)放電時間為5個小時，這是該公司的首個長時儲能系統(tǒng)。公用事業(yè)廠商Dominion Energy公司日前宣布計劃在美國建設(shè)一個裝機容量為800MW抽水蓄能項目，其持續(xù)放電時間為10個小時。

目前大多數(shù)長時儲能項目似乎有一個共同的特點：它們都超出了持續(xù)放電時間范圍的下限，通常能夠以滿功率提供5到10個小時的電力。

德國BASF NB公司在韓國的一家風(fēng)力發(fā)電電場部署的NGK鈉硫電池，可以確保其電力穩(wěn)定地生產(chǎn)氫氣

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

對更長時間儲能系統(tǒng)需求

更長時間儲能系統(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間，以滿足用戶的電力需求。

采用更長時間儲能系統(tǒng)的一個動機是在可再生能源電力充足的時候可以避免電網(wǎng)阻塞，在陽光或風(fēng)力不足的時候也能滿足電力需求。另一個動機就是在電力價格低廉的時候充電，在價格高昂的時候放電，這樣做可以節(jié)省成本，并且獲取更多利潤。

最后但并非最不重要的一個原因是保障電力供應(yīng)安全。例如，電力線路發(fā)生故障可能會起森林火災(zāi)，當公用事業(yè)公司中停止向具有這樣隱患的地區(qū)供電時，用戶將越來越多遭遇臨公共安全停電（PSPS）事件。而這種停電的時間可能持續(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，無論天氣狀況、電價高低、供應(yīng)中斷如何，用戶總是需要安全可靠的更長時間的電力供應(yīng)，這樣才能從使用更長時間儲能系統(tǒng)中受益。

例如在德國，其冬季的日照時間非常有限，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)天的時間，通常會導(dǎo)致批發(fā)電價上漲。

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

因此，較長時間儲能系統(tǒng)存在一定的獲利潛力，但是現(xiàn)在帶來的價值仍然比較有限。根據(jù)美國電力研究院（EPRI）最近進行的一項研究，對于加利福尼亞州不同充電/放電持續(xù)放電時間的能源轉(zhuǎn)移的收益進行比較，并將其結(jié)果更加直觀。鑒于加州獨立系統(tǒng)運營商（CAISO）在2019年的日前綜合能源價格，持續(xù)放電時間為4小時的電池儲能系統(tǒng)的獲得利潤是持續(xù)放電時間20小時的長時儲能系統(tǒng)的76％。

Highview Power公司部署的50MW/250MWh液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)（LAES），其部分資金來自英國政府的資助

更長時間儲能系統(tǒng)的成本

長時儲能系統(tǒng)面臨的這一內(nèi)在挑戰(zhàn)通常被忽略：儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟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，投資回報也就越高。

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

更長時間儲能系統(tǒng)也可以用于長時甚至短時儲能的應(yīng)用場景。其充放電次數(shù)可能會增加，但是需要與持續(xù)放電時較短的電池儲能系統(tǒng)進行競爭，而這對于更長時間儲能系統(tǒng)來說需要具有成本優(yōu)勢。

更長時間儲能系統(tǒng)獲得成功的因素是：較低的容量邊際成本（需要使用儲量豐富且低廉的儲能介質(zhì)），功率和容量相互獨立擴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)運營可行性。創(chuàng)新的長時儲能技術(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)和運營結(jié)構(gòu)是支持獲得長期收入的基礎(chǔ)，并且其應(yīng)用在數(shù)十年的運營過程中仍然可靠，其信貸可用性可能取決于收入情況。

為了獲得了項目融資，需要全面緩解建設(shè)和運營各個方面的風(fēng)險。長時儲能資產(chǎn)的性能和可靠性必須得到證明，在理想情況下應(yīng)通過第三方審核、證書、保修協(xié)議以及長期論證來證明。在項目開發(fā)中采用創(chuàng)新技術(shù)時，提供這樣的全面保證可能會很困難：而促進儲能技術(shù)部署的投資者進行承銷可以彌補這一缺口。

在這里，看到了新興技術(shù)參與政府支持的示范項目的價值，例如英國Highview Power公司部署的裝機容量為50MW壓縮空氣儲能系統(tǒng)，該儲能系統(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。

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