負擔得起的儲能系統是解決間歇性可再生能源和零碳方案之間的關鍵一步，然而，儲能行業最新的進展仍然側重于短期和基于電池的儲能。世界能源理事會認為，目前的主流存儲技術不太可能足以滿足未來的靈活性要求，這是進一步去中心化的結果。此外，對鋰離子電池的有限關注正使開發成本更低的替代技術面臨風險。

　　關鍵結論：

　　共享的路線圖

　　儲能是一種經過充分研究的靈活性解決方案。然而，盡管能源界清楚地認識到儲能的好處，但在與決策者和監管機構探討鼓勵實施所需的行為和政策變化方面，建立聯系的努力有限。

　　市場設計

　　無論采用何種技術，市場公平準入和同時提供不同服務的能力將使儲能的部署更具成本效益。

　　超越電池層面

　　儲能技術常常被簡化為電池技術。我們的能源系統要經得起時間的考驗，這就意味著要考慮替代方案，并確保其它技術有平等的市場機會。

　　部門的耦合

　　儲能為交通、工業和清潔電力等難以削減的部門之間提供了一個部門耦合的機會。可以使用不同的能量載體，包括熱、電和氫。

　　投資

　　僅僅依靠汽車等相鄰行業的投資是不夠的。能源部門必須采用與最終目標一致的更積極的技術，為所有人提供負擔得起的清潔能源。

　　第一步:創造公平的競爭環境

　　雖然許多國家的能源部門認識到儲能的重要性，但目前的監管框架阻礙了其成本效益的部署。例如，許多法律法規對儲能缺乏明確的定義，這導致了在強制法規下投資儲能的不確定性。

　　A.明確定義儲能，使技術選擇保持開放

　　能量存儲是對一次產生的能量進行捕獲，以供以后使用。不管技術如何，今天，大多數監管框架并沒有反映儲能所能提供的角色和價值。在許多市場中，儲能被歸類為負荷側資源，或者在某些情況下，它被歸類為發電側資源和負荷側資源。這導致儲能系統經常面臨雙重收費，即對電力的消耗和生產同時征稅。

　　在電力方面，受訪者堅持將儲能作為一個單獨的資產類別，作為下一代發電、輸電、配電和消費的概念。這將確保監管框架認識到儲能相對于其它資產的獨特之處。

　　“儲能系統既不是發電資產，也不屬于用電資產。它們有潛力提供廣泛的服務，從整合可再生能源到推遲輸配電升級。在任何情況下，我們需要問的問題是—儲能需要做什么工作，什么技術最適合這種需要，以及是否有適當的業務和監管結構來確保它可以做到這一點?”來自儲能公司Fluence的Madina Mukhanova說。

　　雖然最近的大多數討論都集中在電儲能上，但電儲能時代的定義應該支持跨部門接口。這使得電網運行更加靈活，同時為其他部門的脫碳提供來自可再生能源的清潔燃料。

　　該定義不應側重于特定的存儲類別，以允許新技術的發展。這在過去的電池發展中被廣泛地看到，這同樣適用于其它儲能的潛在應用，其可能在未來幾年隨著系統的不斷變化而繼續發展。

　　B.消除對某種儲能技術的任何技術偏見

　　在過去的十年里，人們對不管是傳統的還是前沿的儲能技術的研究興趣日益濃厚。案例研究表明，最近的研發集中在先進電池、基于壓縮空氣和飛輪的物理儲能以及基于化學的存儲技術比如氫燃料電池等。

　　根據我們的采訪結果，世界能源理事會認為，需要將廣泛的儲能技術來應對能源轉型的挑戰。然而，最近的出版物、媒體報道和儲能行業的事件都非常關注電池的創新，尤其是鋰離子電池。然而，鋰離子電池可能不適合未來能源系統的一系列要求，特別是快速充電和長時間的存儲集成。因此，這些市場也必須對其他技術開放。

　　“讓我震驚的是，我認識到鋰離子電池并不是解決我們所面臨的大規模儲能挑戰的唯一辦法。理想的儲能系統是，可以讓我們想充多長時間就充多長時間，想放電長時間就放電長時間。所以當下人們的注意力都集中在各個儲能技術路線上。”沙特國際電力和水務公司PADDY PADMANATHAN在接受采訪時說。

　　在這種情況下，關鍵是系統和不同的支持框架在技術上保持中立。

　　“我認為政策制定者不應該試圖在技術方面選擇贏家和輸家。我認為，如果監管機構想要促進儲能，他們需要定義儲能的特性和使用案例，避免確定它是否應該基于鋰離子、抽水蓄能或任何其他技術。”西班牙伊維爾德羅拉電力公司RODOLFO MARTINEZ CAMPILLO說。

　　“對某種技術的偏愛可能是有意為之，比如將儲能稱為電池儲能。它也可能是無意的，就像加州的儲能指令一樣。2013年，加州的公共事業部門被要求在2020年之前安裝1325兆瓦的儲能設備。雖然這種方法促進了項目的發展，但它側重于最低的成本，并為要執行的項目提供相對較短的時間。根據幾位受訪者的說法，這造成了對鋰離子電池項目的偏愛，因為它被視為風險相對較低。”伯克利大學哈斯能源研究所ANDREW CAMPBELL認為。

　　C. 重點討論儲能如何有助于更好的能源轉換

　　在某種程度上，對儲能的關注源于通過開發可再生能源而進行的更廣泛的脫碳努力。因此，考慮到建造儲能系統本身所消耗的化石能源，考慮這些系統對減少溫室氣體的貢獻是至關重要的。

　　“如今的許多儲能解決方案，包括熔鹽，我們處理的是非常具有破壞性、腐蝕性、非常敏感和有毒的物質，所有這些物質都必須在生命結束時以謹慎、負責任的方式處理。我希望看到的是更多的關注和努力來重復利用，而不僅僅是處理。一些人開始關注這一點。因為我們使用的很多材料都來自于有限的資源。除了對環境的破壞之外，還有一個問題就是繼續開采越來越多的新材料，這也會對環境產生影響。”PADDY PADMANATHAN表示。

　　電池回收是一個越來越重要的方面。一方面，這是由于某些材料的缺乏所引起的，而這些材料通常是珍貴的，但是是制造電化學電池所必需的。另一方面，這是由于最近的幾項立法，這些立法要求大幅度降低獲取礦物材料的過程的能源消耗。

　　全生命周期分析是評價生產系統環境影響的方法之一。對于電池，需要考慮電池壽命的四個階段：獲取所需的礦物質，生產，利用，最后收集和回收。雖然人們對電池的環境足跡給予了大量關注，但同樣的關注也應應用于其他類型的儲能技術，這一點至關重要。

　　更廣泛地說，考慮儲能如何通過改善能源安全、允許更有成本效益的解決辦法和支持更大的可持續性來實現更公正和更好的能源過渡，從而有助于提高整個能源系統的效率。

　　第二步:讓利益相關者參與對話

　　由于可再生能源普及率較低，能源系統可能不會立即需要儲能，儲能的相關利益者當下只有有限的理解和缺乏對未來的共同愿景，導致儲能的需要還沒有被廣泛接受。

　　A. 讓所有相關利益相關者參與，探索所有潛在的儲能需求

　　隨著能源轉型的進展，大量的間歇性可再生發電將加入電力系統，并增加新的相關系統成本。一方面，應對可再生能源的間歇性意味著系統運營商必須更頻繁地調度資源以滿足需求。另一方面，可再生能源必須位于生產力最高的地方，這意味著它們通常不會靠近人口中心，這需要專門的傳輸基礎設施來連接供應和需求。

　　與這些利益相關者進行的第一個對話是，在假定的上下文中，儲能是否有必要。儲能不應該為了自身發展而發展，還包括存在與之競爭的儲能技術，例如需求側響應、柔性發電、智能電網等。如果電力來源存在顯著的可變性，需要進行一些調整以符合所需的電力需求，并且其他方法不足以滿足這種調整需求，那么儲能是可取的。

　　如果儲能被認為是一種必要，那么優先考慮的就是讓利益相關者對未來的電網運營進行反思。特別是，他們應該評估潛在的儲能需求，以便能夠及時開發出適當可靠的系統。

　　“我們需要確保每個人都停止安裝200兆瓦的太陽能，而不采取共同的平衡措施。這樣做是為了避免使用煤電。他們需要自提供完全可靠和可調度的可再生能源，而不是幾年后才提供。”美國液體空氣儲能公司HighviewPower JAVIER CAVADA稱。

　　越來越多的生產商開始承擔起責任，混合可再生能源項目正在成為一種可靠、可負擔、可調度的可再生能源一體化解決方案，以解決關鍵需求。這些項目可以讓可再生能源更廣泛地參與市場，并在需求高峰期使用儲存的電能，否則就需要天然氣峰值發電廠發電。

　　然而，這一概念面臨著重要的監管和政策障礙。首先，大多數系統沒有混合項目能力認證。太陽能和風能的認證已經存在，許多運營商正在開發電池存儲能力的認證。即便如此，混合項目的專業能力幾乎沒有進展。其他障礙包括聯網、調度和補償問題。所有這些問題都可以通過在儲能發展的早期階段讓不同的利益相關者參與來解決，這些利益相關者包括監管機構、系統運營商、客戶、公用事業公司等等。

　　第三步:挖掘儲能的全部潛在價值

　　儲能發展的主要挑戰是，并不是所有的潛在好處(例如節省資本支出，減少傳輸和流通支出，電網加固等等)都可以被套利，或通過提供輔助服務合同的基礎上來實現。這是由于這些服務所產生的利益廣泛地散布在不同的工業參與者身上。在大多數國家，由于儲能的外部積極性并未被捕捉到，因此存在一個市場缺失的問題。

　　A. 為儲能創造公平競爭的環境

　　隨著流行的“時間轉移”應用，儲能也可以用于許多其他應用，包括延緩輸電和配電投資、輔助服務、峰谷套利等。今天，在世界上一些最先進的市場上，現代儲能技術及其參與電力系統的情況仍在試驗中。一個允許儲能可以公平地與其他主體競爭的監管環境，對于儲能的持續增長至關重要，另外建立進入這些市場的儲能規則也同樣重要。

　　“一個重要的方面是允許儲能參與批發市場。對于輔助服務，儲能可以比當前的任何其他資源做得更好。反應更快，也更干凈。”Fluence儲能公司的STEPHEN COUGHLIN認為。

　　在這個問題上，下面概述的幾個最近的監管變化預計將對儲能產生巨大的影響。

　　美國于2018年2月頒布了FERC 841條例，該條例要求電網運營商消除在批發容量、能源和輔助服務市場針對儲能的障礙。此外，FERC 845法令修訂了發電設施的定義，考慮電力儲能，并認識到其在技術上既不是發電，也不是負荷的獨特特性。在歐盟內部，“面向所有歐洲人的清潔能源”計劃為儲能打開了電力市場的大門。

　　在中國，公用事業規模的儲能是由國有項目推動的。中國國家能源局宣布，到2020年，輔助服務市場將從基本的補償機制向與現貨能源價格相結合的市場模式過渡。隨著技術的成熟和隨之而來的成本削減，美國儲能市場將在2024年前呈現指數級增長。

　　B. 允許儲能項目同時提供多個服務

　　一個精心設計和優化的儲能系統的最重要的好處之一是即利用相同的設備、系統或過程來交付多個服務，最大限度地增加財務收益。隨著今天不斷變化的費率結構、市場需求和激勵計劃，基于疊加服務的價值，系統的投資回報已經變得更加多元和具有經濟效益。

　　“為了加速電儲能的發展，需要對多重疊加的服務進行評估。目前，大多數系統被部署在單一的應用程序：降低需量，備用電源，或者儲存光伏棄電。這導致電池超過一半的系統壽命被閑置或未被充分利用。”全球著名咨詢機構IHS Markit的JULIAN JANSEN在接受采訪時說。

　　然而，盡管公用事業和監管機構一直在玩弄價值疊加的理念，甚至為了利用儲能的不同應用而采取了一些小的改變，但大規模的價值疊加仍有待廣泛實施。2018年1月，美國加州公用事業委員會通過向批發市場、配電網、輸電系統和其他用途提供多種服務，為儲能制定了新的市場規則。在該法令中，美國加州公用事業委員會承認，目前的市場規則，包括公用事業標準合同和項目收費，未能支持一種能源獲得多種服務的可能。

　　“儲能的商業模式依賴于價值積累，為客戶提供一套服務，例如當地公用事業和電網。通過將兩個或三個不同的合同疊加在一起，你就可以獲得不同服務的報酬。為此，您需要非常細致地衡量不同的服務，以避免重復支付。監管模式需要演變，以允許這種契約式的努力。這在大多數地區還沒有實施。”美國Stem公司POLLY SHAW說。

　　另一個疊加服務的機會是使用人工智能(AI)。人工智能打開了許多可能性，以最大限度地從儲能項目獲取回報。這包括執行預測分析、機器學習、大數據和邊緣計算。可以獲取和分析有關負荷、發電、天氣、附近電網擁堵和電價的數據。

　　“儲能背后的全部秘密武器不是硬件產品，而是控制充放電及其網絡運行的軟件。越來越多地將人工智能用于預測分析、天氣模式、建筑物的負荷行為、客戶可用的設計選項、預測負荷行為以及決定充電還是放電，以實現客戶經濟價值的最大化。”POLLY SHAW表示。

　　人工智能也是累積不同合同收入的關鍵。它可以驅動儲存在電池網絡中的未使用能源的“輸送”，作為一種虛擬集成的資源，輸送到那些需要電力的電網位置。例如，在某一天，儲能系統可能能夠執行可再生能源加固，同時也有助于管理使用時間收費和參與需求響應程序。不過，每個演習的次數和時間將取決于云層、建筑物的運作時間表和負荷要求，以及某一天的其他因素。如果沒有一個明智的優化方法，這可能會導致錯過的經濟機會和影響的電池性能或運行壽命。

　　“這一切都是通過復雜的算法進行優化，這些算法通常是人工智能驅動的，目的是盡可能多地獲取價值，同時保持電池系統的完整性和退化狀況。”儲能系統集成商NRStor技術負責人MOE HAJABED認為。

　　它可以是一個由安裝在消費者、最終用戶或高度使用場所(如工業設施)的數千個混合儲能單元(電力、熱力等)組成的網絡，這項任務的速度和復雜性需要超級人工智能。

　　C. 探索行業與行業之間的耦合機會

　　除了使用電池外，儲能技術也在推動乘用車的電氣化。儲熱和化學儲能正在成為部門耦合的關鍵推動者。簡單地說，部門耦合充當了清潔能源和消費者之間的紐帶。

　　“我們真的是為了行業耦合而設計的，而不僅僅是為了套利或銷售電池。9年前，我們認識到需要大規模、長期綠色的靈活性能源。”全球最大風電設備生產商西門子歌美颯研究人員HASAN OZDEM表示。

　　儲熱可以捕獲工業產生的熱量，在能源價格最高時由公司出售，從而創造新的收入來源。例如，鋼鐵公司可以將燃料供應與發電分開:一種儲存煙氣熱量的方式，然后用它來發電，再以最高價格出售。

　　“如果你在一個工業綜合體旁邊經營一個風電場，你可以將多余的風能以熱能的形式儲存起來，并將這些熱能以加工熱的形式釋放到工業綜合體中。你也可以做區域供暖，或者你也可以用蒸汽渦輪機發電。”德國儲能企業KRAFTBLOCK CEO MARTIN SCHICHTEL向世界能源理事會介紹。

　　此外，西門子歌美颯等公司正在考慮利用蓄熱來改造傳統發電廠。這種技術的儲能原理很簡單，就是將可再生能源產生的多余電能，通過用一種巨大的“吹風機”，將成千上萬噸的火山碎石加熱到600攝氏度，從而將電能轉化為熱能;當電網需要儲能系統發電時，通過的傳統的蒸汽輪機就可將儲存的熱能轉化為電能。如果與外界隔離好的話，火山石的熱能可以儲存幾個星期。

　　氫作為一種化學儲能的形式越來越受到關注。它可以長期儲存大量可再生能源的能力進一步證明了其在清潔能源轉型中的重要性。氫可以通過作為可再生能源的儲存介質來促進脫碳，并因此影響到仍然依賴燃料的部門。經過處理的氫提供了高等級的熱量，可用于運輸作為燃料，用于工業作為原料，用于農業作為肥料。

　　“我們將氫視為價值鏈的合理延伸，氫不僅生產和銷售綠色電力，還可以生產和銷售綠色氫。我們看到綠色運輸，氫作為能源載體。在鋼鐵行業，或在煉油廠，作為一個過程氣體，氫也是一個非常有價值的季節性存儲介質，因為它是一種氣體，同時有很高的能量密度，并將幫助我們將大量的能量在夏季和冬季之間轉換。”奧地利最大的能源公司Verbund氫能中心負責人RUDOLF ZAUNER說。

　　氫的儲存潛力對電網特別有利，因為氫可使可再生能源得以大量且長期的儲存。這意味著，當氫氣過多或不足時，可以通過平衡發電來幫助顯著提高能源系統的靈活性，從而提高整個歐洲的能源效率。

　　這些應用可能促進能源系統在能源效率問題和環境方面的改進。

　　第四步:采用適合環境的啟用機制

　　A. 向他人學習并與之合作，找出最適合的對策

　　在全球范圍內，不同的國家和地區正在努力推動儲能的發展。根據所進行的采訪，脫碳目標是實施儲能領域政策改革的一個關鍵因素。

　　不同的國家根據其電力系統的結構采取不同的路線。例如，英國以強調敏捷管理和競爭而聞名。

　　“在英國，監管機構一直致力于識別和解決儲能方面的監管和政策障礙。例如，存在一種雙重收費的問題，同時對電力的進口和出口征稅，在這種情況下，儲能將受到懲罰。英國對這一做法正在審核中。英國的做法不是直接支持，而是試圖消除監管摩擦，釋放市場的力量。”英國咨詢機構Everoze公司能源專家Felicity Jones表示。

　　其他國家采取了不同的方法，包括直接補貼、儲能技術授權、配有儲能的風光電站的發電量可以獲得多倍的可再生能源證書等。

　　B.確保對表后儲能沒有偏見

　　從歷史上看，電網運營商、獨立電力供應商和公用事業公司都投資于無功存儲設備，為自己或電網提供特定的好處。隨著儲能成本下降，儲能的所有權也在擴大。正如訪談中提到的，雖然用戶側儲能在歷史上一直是由自我消費的邏輯驅動的，但它越來越多地是由提供系統級服務的機會驅動的。另外，雖然公用事業公司大多與電表前的儲能有關，但它們越來越多地參與電表后的項目，以提供電表前的應用程序。

　　“顧客想要選擇，他們想要獨立。世界正在向一個分散的系統發展，在這個系統中，用戶希望自己發電，并希望控制自己的電力成本。這正成為儀表后安裝儲能的主要驅動因素。但這一切都取決于市場，以及通過向電網提供服務而將資產貨幣化的能力。”MOE HAJABED說道。

　　盡管用戶側儲能部署正在加速，但許多法規目前不允許這些資產接受延遲服務的付款或者為電網提供服務。

　　“世界上有很多地方不允許你在電網上發電。如果國家允許消費者自己發電和自由管理自己的能源，將對太陽能和電池聯合項目在許多商業或工業場所的運作和經濟效益有巨大的好處，這是采用光伏+儲能這類技術的巨大動力。”美國Avalon 液流電池公司總裁兼首席產品官MattHarper認為。

　　因此，針對用戶側儲能應將更多的重點放在減少障礙方面，在網絡接入和收費方面做到不歧視和公平競爭性采購。

　　第五步:

　　A. 保持長遠的眼光，促進研發，特別是長期儲能

　　傳統的儲能，包括以泵或水庫為基礎的水電設備和鉛酸電池，已經存在了一個多世紀。過去十年的特點是，人們對傳統和先進的儲能技術的興趣日益濃厚。已經注意到先進的電池，壓縮空氣，飛輪儲能，以及基于熱和氣體的存儲技術。

　　盡管如此，電池技術，尤其是鋰離子電池，正受到最多的關注，并取得了最大的進展。鋰離子技術占到2015年新能源部署的95%以上。在消費電子和汽車動力領域的大量投資之后，鋰離子電池組的平均價格在2010年到2018年間下降了85%。

　　正如許多受訪者所強調的那樣，向低碳的過渡不太可能由單一的能源存儲技術來實現。例如，較長的儲能生命周期對于電網尤其重要。未來的市場，如集成快速充電和長時間存儲，可能有比鋰離子電池更適合的其他技術，成本更低。

　　“很多人認為7*24小時的儲能解決方案技術就在眼前，但這不是真的，它還有很長的路要走。”西門子智利負責人LUIS MEEHRSON表示。

　　然而，最近的投資方向表明，儲能行業的投資仍然集中在電池技術上。僅在2019年第三季度，儲能技術公司的風險投資就超過19億美元，未來還在繼續增長，但19億美元中只有不到10%被用于非鋰離子技術。

　　“鋰離子電池在我們身邊已經存在了很長一段時間，但碰巧已經擴大到了工業領域。它成為一個明顯的風口。投資者和政策制定者對其他技術則不那么放心，也不那么清楚。這也與風險偏好有關，有非凡的回報相對無風險。反過來，似乎有一種與鋰離子電池相關的鎖定效應。”可再生能源開發商Ion Ventures公司專家Hassen Bali表示。

　　儲能技術的部署和系統集成在很大程度上取決于研發力度。

　　“我們對很多儲能技術仍然知之甚少，這應該作為一項長遠研究來進行。這意味著它應該由政府驅動。政客們希望看到事情發生的時間范圍與他們擔任民選公職的時間相關，這可能會造成一種傾向，讓他們傾向于迅速采取行動。但我認為，儲能是一個我們應該放眼長遠的領域。”ANDREW CAMPBELL說道。

　　除了支持技術革新外，還優先在一系列應用中證明儲能項目的實用性和商業可行性，示范項目是獲取有關儲能系統寶貴知識的機會。

　　“有很多人在為能源系統的創新而哭泣。但當你想出一個辦法時，首先碰到的第一個問題是這個方法是否已經運行了至少10年?這使得大規模開發任何東西都具有挑戰性。”MARTIN SCHICHTEL無奈地表示。

　　B. 促進整個行業的信息共享

　　除了技術成本，目前討論的重點是經濟盈利能力和該行業的發展。盡管如此，作為該簡報的一部分所進行的訪談，突出了在啟動儲能和資助示范項目方面普遍缺乏認識。

　　“大多數公用事業或輸電運營商從來沒有見過電池合同，他們不知道如何創建一個。就在我們說話的時候，所有這些東西都是在這個行業里創造出來的。”DNV GL管理服務集團資深顧問SUDIPTA LAHIRI略顯夸張地說道。

　　對于非公用事業所有的項目，重點是可靠的外包收入合同，以提供穩定的項目現金流。表前儲能的收入合同通常有三種形式:儲能收費協議、容量銷售協議或混合購買協議(PPA)。《儲能收費協議》和《容量銷售協議》的結構類似，通常管理獨立存儲項目的產品和服務銷售。相比之下，混合PPA適用于可再生能源或傳統能源發電項目與儲能項目的集成。

　　“與為太陽能項目融資相比，大規模儲能項目背后的融資結構仍有些不清晰和不成熟。你想想太陽能的大規模部署，融資水平非常低，它的一部分是本身技術成本的降低。但實際上，很多都是金融創新和工程圍繞著這些項目如何融資，如何運作，以及如何將這些成本在很長一段時間內分散掉。我認為，儲能仍處于過渡時期。”MATT HARPER表示。

　　眾所周知，儲能系統收入合同應該包括電池系統向公用事業公司出售產品和服務的交易、電池系統向安裝電池的工商業客戶提供產品和服務的交易，以及將兩者結合在一起的交易。