1.3.1 国际储能产业技术与各国产业政策
(1)美国储能产业现状
美国典型的储能产业公司及产品首推Tesla和其商业、公共事业用锂离子电池储能设备Powerpack。Powerpack系列产品的成功应用项目包括2016年底安装完成随即投运的位于安大略湖的米拉洛马变电站项目和夏威夷考艾岛的光储项目等。前者由共计600余万节21mm×70mm锂离子电池组成,装机规模20MW,可为约1.5万家庭提供4h电力;后者装机规模13MW,配合光伏使用可为全岛约6万居民提供电力保障。另外,Tesla正在打造的包括动力电池车辆、锂离子电池储能电站和光伏在内的“可再生能源生态系统”,可以认为是美国储能应用的重要发展方向。
美国及时的政策配套成为储能应用的极大助力。根据DOE统计,截至2016年年底,美国由国会、联邦政府、能源部以及州政府通过的涉及储能的法案共计23条,内容涉及储能参与电力市场、配套可再生能源等多个领域。
美国联邦政府多次通过法案以使储能可以参与市场调频。已有加利福尼亚州、纽约州、得克萨斯州、夏威夷州、马萨诸塞州等多个州政府出台了支持储能发展的政策,包括自发电激励、配电网改造强制配备储能设施、补贴储能示范项目等。这些激励政策和联邦政府的政策共同促进了储能技术的实际应用。
作为加州主要公用事业公司之一,PG&E自AB2514法案颁布后开展了EPIC项目(EPIC 1.01 Energy Storage for Market Operations)。EPIC具体包括Vaca⁃Dixon BESS和Yerba Buena BESS两个钠硫电池储能项目,规模为2MW/14MW·h和4MW/32MW·h,分别于2014年7月和10月并网运行。二者可以同时参与CASIO的调频、日前和实时能量、旋转备用等多个电力市场获取多重应用收益。案例报告显示,参与调频是该储能项目获取经济收益的最有效的途径,而当前的峰谷差尚不足以支撑储能设施在日前、实时市场有效套利,旋转备用的获利空间也非常有限。
可见,美国的储能产业发展一方面有赖于技术实力,另一方面也和政策支持密不可分。
(2)日本储能产业现状
与美国相比,日本在钠硫电池、液流电池和改性铅酸电池储能技术方面处于国际领先水平。日本受地震核泄漏事故影响,早期出台的能源政策包括《短期电力供应稳定对策和中长期能源政策纲要》《关于电力企业采购可再生能源电力的特别措施法》《节能法修正案》《能源及环境战略基本方针》《农山渔村可再生能源发电促进法案》等,这些方案均支持储能技术的发展。日本经产省在2014年发起了针对锂离子电池储能系统的补贴计划,划拨100亿日元给予购买者购买储能系统价格2/3的资金补贴,并通过新能源与工业技术开发组织(NEDO)的项目支持储能示范电站。2016年住友电工(株)建成15MW/60MW·h的全钒液流电池储能电站,用于电网的频率特性调节控制,是目前国际上成功应用的案例。
目前,日本在锂离子电池家庭储能、规模储能、钠硫电池储能方面的技术处于世界领先水平。2018年7月,日本经济产业省发布了《第五期能源基本计划》,提出降低化石能源依赖度,举政府之力加快发展可再生能源;NEDO通过了“创新性蓄电池⁃固态电池”开发项目,联合23家企业、15家国家研究机构,投入100亿日元用以攻克全固态电池商业化应用的瓶颈技术,为2030年左右实现量产奠定技术基础。
(3)韩国储能产业现状
韩国输电和配电公司Kepco公司在2014年确立了自己的储能目标,那就是在四年内达到500MW。2017年,韩国在四个储能项目中安装了112MW的容量,累计达到370MW。主要的使用案例是用于电网频率调节。韩国储能行业的不利之处在于,Kepco公司确切知道了辅助服务需要多少储能容量,而且其构建也是如此,这不可能成为储能持续发展的商业机会。与之相反,能源开发商将着眼于可再生能源整合的长期项目。
韩国储能系统部署的特点在于其作为国家经济发展计划的一部分。所有电池和电源转换设备都来自韩国本土厂商。这并不是说Kepco公司优先考虑本土厂商,而是由于韩国是一些全球顶级电池公司的所在地,其中最著名的是LG Chem和三星SDI公司。而这也说明了韩国将电网政策与就业政策合并出现的可能性。
(4)欧盟储能产业现状
在2009年,由11个国家的36个主要欧洲能源相关机构召开了欧洲储能专题讨论会,最终向欧盟委员会提交了储能领域研发和工业政策方面的若干发展建议。2018年5月,欧洲电池联盟发布战略行动计划,提出六大战略行动,将启动预计规模为10亿欧元的新型电池技术旗舰研究计划,打造一个创新、可持续、具有全球领导地位的电池全价值链;同年6月,欧盟在“地平线2020”计划基础上制定了“地平线欧洲”框架计划,明确支持“可再生能源存储技术和有竞争力的电池产业链”。
2018年9月,德国公布《第七期能源研究计划》,在未来5年投入64亿欧元,支持多部门通过系统创新推进能源转型,明确支持电力储能材料的研究。德国政府鼓励本国企业参加和实施SET⁃Plan,主要包括电网、可再生能源、储能系统、能源效率和CCS等研究。目前,德国完成了至少20个燃料电池及其他形式的储能示范项目(包含部分蓄氢储能)。法国SAFT是世界领先的先进高科技工业电池的设计开发及制造商,其锂离子电池系统(广泛应用于民用、军事等许多终端市场)的设计、开发和生产方面位于全球领先地位。该公司开发的“Synerion高能锂离子电池”系统,主要应用于家庭或社区光伏离网电站,帮助客户实现谷电峰用。另外还有其开发的“IntensiumMax”集装箱式大规模锂离子电池储能系统,主要应用于MW级的光伏电站并网系统,有助于实现光伏发电的平滑并网。
纵观全球储能项目的实施情况,整个产业总体在向前发展,市场也逐渐扩大,成为各国关注的重要的新兴产业。储能技术和储能项目受到各国政府和大型企业、新型技术企业的高度重视。当前,欧美及日本已将储能产业上升到战略新型产业的层面加以发展并开展全球性竞争,在技术研发与商业化应用上给予重要的资金扶持和政策支持。我国正处在经济发展转型的关键时期,要想打破能源瓶颈,实现经济可持续发展,应大力发展储能产业。