编辑问答 - 储能市场关键信息

作者：阳光电源英国及爱尔兰国家经理 ANDY LYCETT

阳光电源作为全球领先的逆变器和储能系统供应商，已在全球电池储能系统（BESS）市场确立领先地位。Andy Lycett 是阳光电源英国和爱尔兰国家经理，负责领导公司的光伏逆变器和 BESS 团队。

储能在过去几年已成长为一个规模庞大的行业，且普遍预计这一增长将加速。储能市场在发展壮大的过程中是如何演变和变化的？

答案：

直到过去10年，储能主要用于为医院、政府机构和数据中心等企业和组织提供关键基础设施支持和后备UPS电源。这是一个小众的专业市场，与柴油发电机组竞争或互补。这种情况一直持续到大约10年前，届时国家电网开始开展研究，并为电网服务提供激励措施。间歇性可再生能源的大规模普及是主要驱动力。

随后，英国在莱顿巴扎德部署了其首个大规模电池储能项目，证明了锂离子电池在这一应用中的适用性。英国随后认识到，我们不仅可以将电池用作备用电源，更重要的是，它们可以作为供给或需求，为国家和地方配电网络提供价值，从而保障电网稳定。进一步的研究与开发项目进一步巩固了储能系统（ESS）作为一项可行技术的地位。此后，该行业取得了巨大进步。

在阳光电源看来，英国储能行业真正开始加速，是在几年后国家电网推出200MW EFR方案之后。当时人们才意识到，这不仅带来了升级延期的机会，也带来了辅助服务的机会。随后，电池储能使投资者能够更快收回投资，通常在5-10年内即可回本。越来越多的企业开始探索使用BESS来填补长期储能、柴油和天然气之间的空白，但由于高额CAPEX、被认为存在风险以及缺乏资金推动项目落地，大多数大型企业当时仍对这项技术相当谨慎。

当大型企业开始通过对实际项目进行实质性投资来支持英国的BESS项目后，变革进一步加速。随着电池价格持续下降、供应链日益成熟，越来越多的投资者开始评估其中的风险与回报。他们已准备好抓住早期机会，基于稳健的财务模型建设大规模电池储能系统，并以FFR和TRIADs补贴收入作为基础。随后，公用事业公司也加入进来，在自身的一些场址部署大型BESS，由此行业迅速向更成熟的电网激励机制迈进。电池电芯价格持续下降，银行、机构资金方和资本投资者也越来越愿意接受电池储能。

因此，在过去的10年里，整个行业面临了各种各样的挑战。起初，行业尝试寻找收入来源，不仅来自备用服务，也来自作为电网服务提供商；后来，问题变成了如何实现叠加收入的稳定性，并通过整合这些不同的辅助服务来建立稳固的商业模式。最近，挑战在于通过提供商和聚合商采用正确的市场服务路径，向投资者证明BESS技术确实具备长期银行可融资性。这一过程得到了专业电池优化师的帮助，他们凭借在市场和建模方面的专业知识，为业主和运营商预测正确的收入策略。

如今，行业更加关注可靠性和风险因素，因此需要采用产品的最新迭代版本，以满足保险公司对安全系统运行的要求。该行业还正面临全新的挑战，即供应链中断，主要由于新冠疫情引发的波动，导致价格上涨、交付周期延长以及供货保障下降。尽管这种情况不会永远持续，但它正在并将继续带来短期不适，最有可能持续到2022年底。然而，阳光电源认为，随着供应链日益成熟，竞争将趋于整合，产品制造商的主要重点将是持续改进系统，例如变得更加可靠、安全和经济。

行业必须克服哪些挑战，才能成为并保持全球向低碳能源转型中的关键组成部分？

答案：

阳光电源认为，要成为并持续成为能源转型的重要支柱，该行业的各个环节都需要参与其中。不过，市场参与者主要是企业和电网运营商，归根结底还是受市场驱动的投资者。因此，作为全球脱碳路径的一部分，世界各地的政府监管将发挥重要作用。这将是关键挑战之一，推动监管机构在过去没有相关政策的领域制定政策，以推动并引导市场朝着正确方向发展。这样就会为行业繁荣发展奠定坚实基础，正如我们在光伏领域所看到的那样。例如，英国国家电网为电池引入了多种辅助服务，如 EFR、FFR、TRIADS、平衡机制等，而英国监管机构也取消了诸如国家规划 50MW 上限、作为嵌入式发电机的双重收费和附加费等壁垒。

对于阳光电源而言，作为一家设备制造商和储能系统供应商，重点是开发更高效的 PCS、控制和 BMS，以提供更加稳健、高效的技术方案。这些方案具备可扩展性，能够实现快速部署，同时也比上一代产品更具竞争力。

对于EPC合作伙伴而言，挑战在于了解即将推向市场的新产品，以及如何在规划、电网、建设成本等限制条件下最大限度地加以利用。他们也会希望制造商进一步提高成本效率。EPC和开发商合作伙伴在选择合作制造商时，也必须做出正确决定。他们需要找到一个可靠的合作伙伴，能够建立长期合作关系。阳光电源拥有25年的系统和服务提供经验，自2014年以来一直在英国开展业务，并与领先的知名开发商和EPC合作，交付了多个创纪录的项目，例如位于威尔特郡米内蒂备受关注的100MW/100MWh储能系统。

显然，该行业中的其他组织也会面临各自的挑战，例如公用事业公司和发电公司。它们的主要挑战将是如何在业务利益、客户需求和电网之间实现平衡。聚合商将不得不利用日益复杂的算法来优化收入流。控制系统提供商将不得不尽量减少延迟并提高解决方案的可靠性。保险公司、律师和金融机构将不得不调整项目和合同，以适应不断上升的风险状况，并与电池电芯灵活性不断提升的特点相匹配。至于电池电芯供应商，他们的挑战是开发更具创新性的电池电芯，以适应日益严苛的电网服务和套利性能要求。

随着更多储能系统的部署，回收服务最终将成为系统生命周期中的关键组成部分。简而言之，行业将需要更多回收设施。当前的回收能力远远不足以应对未来需求，因此这也是行业面临的另一道障碍。然而，这并不是一个无法克服的问题，随着市场增长，相关产能也会逐步建立。我们仍处于早期阶段。到 2025-2027 年，早期的电池储能站点将达到 10 年的寿命终点，行业需要确保届时具备足够的设施。这不仅是出于法规和环境方面的考虑，也是为了重新利用二次电池，尤其是 LFP 电池，因为它们的寿命几乎可达 20-25 年，以及电芯中所含的宝贵矿物和材料，以便再次回收利用。

可以清楚看到，整个行业的各个领域都面临挑战，但如果政府能够出台明确的法规和政策，我们本应已经打下了运营基础。光伏行业已经展现出可再生能源行业的韧性，也证明了即使面对巨大挑战，我们也能找到应对或绕过它们的方法。只要所有利益相关方携手合作，我们就能让ESS行业在未来多年蓬勃发展，并帮助推动向低碳未来快速而顺畅地过渡。

您认为哪些关键技术趋势会影响储能部署 a) 在 2022 年期间，b) 从现在到 2030 年之间？

答案：

在2022年期间

能源存储一词涵盖多种技术，包括机械储能、电化学储能等。我们的重点是影响电化学储能的关键技术，这些技术与 2022 年已商业化部署的电池化学体系密切相关。

热管理电池电芯的质量对任何ESS系统的性能和寿命都至关重要。除循环次数和电池使用年限外，它对性能的影响最大。

直流耦合光伏+储能系统随着现有发电资产寻求优化性能，储能将开始发挥更重要的作用。光伏和电池储能系统（BESS）在迈向净零排放的过程中发挥着重要作用。这两项技术的组合已在许多项目中得到探索和应用，但其中大多数为交流耦合系统。直流耦合系统可以节省主要设备的CAPEX（逆变器系统/变压器等），减少物理占地，提高转换效率，并在直流/交流比率较高的场景下降低光伏发电限电，这在商业上具有一定优势。这些混合系统将使光伏输出更加可控和可调度，从而提升所发电力的价值。更重要的是，当电网连接在其他情况下会处于闲置状态时，储能系统能够在电价低廉的时段吸收能量，从而充分发挥电网接入资产的效益。

更长时长储能系统2022年也将开始普及。2021年无疑是英国公用事业级光伏兴起之年。适合长时储能的场景包括削峰填谷、容量市场；提高电网利用率以降低输电成本；缓解峰值负荷需求以减少容量升级投资，并最终降低电力成本和碳排放强度。市场正在呼唤长时储能。我们相信，2022年将开启这类技术的时代。

混合式户用储能系统将在家庭层面的绿色能源生产/消费革命中发挥重要作用。这是一种高性价比、安全的混合型户用BESS，将屋顶光伏、电池和双向即插即用逆变器结合起来，实现家庭微电网。随着能源成本不断上涨，且技术已准备好助力这一变革，我们预计这一领域将迅速普及。

从现在到2030年

有若干因素将影响2022年至2030年间储能系统的部署。

新型电池电芯技术的发展能够投入商业应用的技术将进一步推动储能系统的推广部署。过去几个月里，我们看到锂原材料成本大幅上涨，进而导致储能系统价格上升。这在经济上可能难以持续。我们预计，在未来十年，液流电池以及液态转固态电池领域将会出现大量创新。哪些技术最终能够实现商业可行，将取决于原材料成本以及新概念推向市场的速度。

随着自2020年以来电池储能系统部署速度的加快，电池回收在实现“生命周期终结”时，未来几年必须将这一点考虑在内。这对于维护可持续环境非常重要。已经有许多研究机构在开展电池回收研究。他们关注的主题包括“级联利用”和“直接拆解”。储能系统的设计应便于回收。

电网网络结构也会影响储能系统的部署。在19世纪80年代末，交流系统与直流系统之间曾展开过电力网络主导权之争。我们现在知道，交流系统胜出了，并且至今仍然是电网的基础，甚至在21世纪也是如此。然而，自上一个十年以来，随着电力电子系统的高渗透率，这一局面正在发生变化。我们可以看到直流电力系统正从高压（320kV、500kV、800kV、1100kV）快速发展到直流配电系统。电池储能可能会在未来十年左右跟随这一网络变化趋势。

氢能。这是一个关于未来储能系统发展的非常热门的话题。毫无疑问，氢能将在储能领域发挥重要作用。但在氢能发展的过程中，现有的可再生能源技术也将作出巨大贡献。目前已经有一些实验项目采用光伏+储能系统为电解制氢提供电力。储能系统将在生产过程中保证绿色、不中断的电力供应，这才是真正的“为所有人提供清洁电力”。

行业及其客户在哪里能找到最大的机遇？降低成本 和 最大化价值 来自储能解决方案和服务？

答案：

安装更长时长系统

ESS系统未来收入来源的唯一确定性就是其不确定性！储能系统必须以面向未来的方式进行设计，以适应日益低碳化且波动性加剧的电网，以及支持向终端用户输送电力的市场机制不断变化的需求。疫情期间的一个现实是，系统盈利运营的意外机会不断出现，因为电价波动不仅受到需求萎缩的影响，也受到地缘政治事件引发的天然气短缺以及异常天气模式所导致的供应限制影响。因此，市场对更长时长系统的兴趣重新升温，这类系统可从储能容量中获得更多收益。

为不确定的未来使用面向未来的技术

能源存储价值的核心在于其作为平衡技术的价值。ESS 系统在充电和放电两方面都能产生收益。展望未来，我们是否可以期待与近年来让 ESS 如此具有吸引力的事件类似的模式再次出现？答案是响亮的“是”。每一次新的可再生能源电网级部署，都会在本地和全国范围内带来额外的供给波动。此外，随着全球对新兴疫情的迅速响应以经济停摆的形式出现，需求骤降也可能再次在意料之外发生，这已成为现实。随着化石燃料（例如天然气）日益稀缺，其作为平衡燃料的成本只会继续上升，因此使用 ESS 来平衡电力系统将变得相对更具吸引力。此外，在立法和减碳议程推动下，交通和供热电气化所带来的新需求模式的不确定性，将为 ESS 创造意想不到的机会。变化可能会非常迅速，系统可能需要重新部署，以利用新的价值来源。 

通过提升系统加热、冷却和电力转换技术来降低运行成本

作为制造商，阳光电源对未来适应性进行了周全考量。我们的新型液冷系统意味着，系统内的电池电芯能够在均匀且最优的温度下运行，从而提升其性能和寿命。与上一代风冷系统相比，其健康状态可在更长时间内得到改善；同时，通过减少维持加热或冷却所需的能源，系统的往返效率也得以提升。这降低了系统全生命周期内的成本，进而使日常盈利能力不断提高。此外，系统基础架构中集成了DC:DC转换器/优化器，这意味着新的电池模块可以接入系统，而不会受到旧模块性能的影响。简而言之，这意味着在系统生命周期内可以对系统能量进行“补充”，而无需更换整个电池柜即可满足合同义务或新兴市场机遇。同样地，如果市场机会或电网服务更青睐更长的持续时间，也可以将额外的电池柜连接到现有双向逆变器上，以提高系统整体储能容量。

最大化受土地限制的电网接入价值

拥有较大电网接入的储能站点往往受限于土地可用性。随着交易收入的增加以及更长时长系统日益普及，在原本为较小系统预留的占地内需要容纳更多能源。阳光电源通过在不影响安全性的前提下提高系统的能量密度来应对这一需求。通过采用液冷技术并配合水基灭火系统，我们可以将系统能量密度最高提升30%，从而减少阻止火灾风险蔓延所需的空间。由于液冷系统也已在我们的工厂完成集成，我们还具备缩短安装时间的额外优势，这降低了开发商的风险和人工成本，并避免了潜在的天气相关延误。

采用整系统设计方法

阳光电源专注于从多家合作伙伴和制造商中采购最高效、安全且高性价比的电芯，并自研电池模块。这意味着它能够将系统作为一个整体而非各个独立部件来思考，从而提升系统效率。它还采用了为风电变流器开发并已成功获得专利、经过验证的加热和冷却技术，以增强系统性能。对整个系统往返效率的关注，可为系统拥有者降低运营成本。

新应用，例如缓冲

电动汽车充电革命已经到来，市场正在争夺那些位于道路网络上或客户场所内、同时又具备足够电网容量以满足快速充电增加功率需求的优质站点。电网升级成本可能极其高昂，但采用 ESS 系统缓冲电网需求，可能是一种避免进行电网增容的有效方式。

由于峰值需求管理的需求是间歇性的，ESS 系统在一天中的其他时间或夜间可以用于交易或电网服务。因此，不仅充电基础设施的安装成本可能更低，而且由于其他叠加收益，资本支出的回收期也可能大大缩短。阳光电源已经按照这种方式为客户部署了系统。

在投资储能设备或项目时，最需要考虑的是什么？

答案：

选择合适的供应商：经验至关重要

如今有许多缺乏经验的新进入者正在为储能市场提供设备。客户需要确保其合作对象是具备银行可融资能力、并拥有应对 ESS 项目复杂挑战经验的供应商。像阳光电源这样在全球已部署了多个吉瓦时级储能项目的经验丰富供应商，能够在设计阶段就向客户就此前已遇到的潜在问题以及如何避免这些问题提供建议。因此，可以避免代价高昂的错误，例如对 ESS 的供热和制冷能力配置不足。阳光电源不断将以往项目积累的知识反馈到研发流程中，以持续提升系统的可操作性和效率。

安装便捷

在建设阶段，许多外部因素都会影响储能项目的盈利能力。由于电池属于易损耗产品，且可能受到天气和运输延误的影响，采用完全在场外集成的系统，如阳光电源液冷储能系统，可以提升项目的风险控制和质量管理。这意味着，从系统到货到现场验收、并网批准以及商业运行所需的时间都可以缩短，其他因素也更难延误项目进度。这还可以降低项目融资成本，因为整体周期得到了大幅改善。

本地服务能力

ESS 面临的挑战之一，是在初始安装阶段之后持续支持系统。由于系统有会磨损的运动部件，客户需要寻找拥有经验丰富团队的供应商，这些团队不仅能够快速响应，还具备解决问题、降低系统停机时间的知识和专业能力。可用性提高意味着收入增加，因此本地支持绝对必不可少。阳光电源组建了一支具备混合技能的专门团队，他们不仅了解电池本身的技术细节，还能够为 ESS 中的核心——电力转换系统——提供服务并解决问题。我们的本地服务团队还配备了备件仓库，这意味着保修索赔可以迅速得到处理。

系统运行成本

效率才是关键。任何只关注前期成本、仅使用简单的 £/MWh 计算进行的商业分析，都会忽略这样一个事实：高效、安全、可靠的系统从长远来看会更有利可图。阳光电源通过将系统作为一个整体而非零散地看待，持续优化系统效率。

一站式服务

开发者很容易为了短期成本优势，将系统中的不同元素混搭，并从不同制造商处采购不同的系统组件。然而，这样做会让他们失去以下优势：由一个整合的多技能团队解决问题、用一份保修覆盖整个系统，以及由一个责任方承担全部责任。阳光电源在整个设计、交付、部署和运营过程中为客户提供支持。阳光电源作为长期合作伙伴，追求的是持续成功，而不仅仅是安装后就置之不理。