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電池儲能:電力行業的下一個顛覆性技術

關鍵字:電池儲能能源儲電
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科技產業資訊室 - 張小玫、李宜諺 發表於 2017年7月27日

圖、電池儲能:電力行業的下一個顛覆性技術
 
電池儲存正在進入一個變動且不穩定的時期。將有大贏家和輸家,價值來源將不斷發展,取決於四個因素:(1)儲存成本下降多快;(2)公用事業如何改善透過改進服務、結合新的分散式能源替代方案以及降低電網系統成本;(3)第三方如何靈活運用;(4)監管機構是否可以在鼓勵健康的儲能市場(太陽能)和確保公用事業的可持續經濟發展之間取得適當的平衡。目前,這一切都仍處於變化莫測之際,但是毫無疑問,儲能經濟的時代已到來了。
 
以下摘自麥肯錫研究報告Battery storage: The next disruptive technology in the power sector。
 
低成本儲存可以改變電源環境。
由於消費電子市場和電動汽車(EV)的需求熱絡,電池儲存價格下降速度比任何人預期的要快得多。亞洲、歐洲和美國的主要廠商都為電動汽車和其他電力應用服務而相對增加生產鋰離子電池。然而,電池組成本從2010年每千瓦特幾乎達到1000美元,2016年降低到每千瓦特230美元。
 
McKinsey研究發現,許多商業客戶已有電池儲存經濟化概念,降低在高峰期的消費。降低價格變成儲能的關鍵腳色,開始在能源市場上發揮更廣泛的作用,從電網平衡等市場轉變為更廣泛的應用,如替代傳統發電機的可靠性、提供電力質量服務、支持可再生能源整合。
 
此外,鑑於許多市場對太陽能的回饋激勵措施的調整變化,將太陽能與儲電相結合的想法,使家庭能夠自行設定需消耗的電力,可代替從電力網輸出電力,這是個開始吸引顧客的機會。我們相信這些市場將會繼續擴大,這對於面臨電力不足或客戶需求下降的電力公司構成了重大挑戰。最終,結合太陽能儲存和小型發電機在未來幾年之內,將為高成本的客戶帶來經濟利益。
 
隨著上述趨勢的出現,儲存如何可以改變電網和電力市場的運營、客戶消費和生產電力的方式,以及公用事業和第三方的作用。以下分析主要是針對歐洲和美國的發展情況,儲能的演變可能會在其他市場上採取不同的方式。
 
對公用事業的影響
儲能可以在電網上和家庭用戶或商業中配置電力。複雜的技術其經濟性由客戶類型、位置、電網需求、法規、客戶負載形式、速率結構和應用性質決定。它還具有獨特的靈活性,能夠在一年或甚至一小時內堆疊出價值流程並改變其配電服務以滿足不同需求。這些價值流程在價值和市場規模上都在成長。
 
電池儲存經濟價值因應用領域而不同
便宜的電池儲能將對用於電錶背後設置的蓄電池公用設施(即現場小型安裝配置,如家庭或商業)構成挑戰,但它也將為電力公司等供電側設置的蓄電池部分提供一個機會(公用事業用於各種連網應用的大型安裝)。
 
電力消費者的電錶背後設置的蓄電池(Behind-the-Meter
廉價的太陽能已經證明了一些市場上公用事業對於商業的挑戰。但是廉價的儲能將會更加引起混亂,因為不同組合太陽能儲存可能套用任何公用產業開創的變動利率設計。
 
具體來說,淨能源計量(Net Energy Metering;NEM)參考以零售價格將過剩電力售回給電網的規則;和可再生能源保證價格上漲的上網電價,在擴大全球可再生能源市場方面發揮了重要作用。
 
但NEM也使公用事業處於壓力之下,雖然這對太陽能有幫助。因消費者可以製造自己的電能,而降低對電的需求。但這也增加了其他的費用,如:固定投資硬體的費用,這也為太陽能用戶提供可靠性備用能源。太陽能用戶為自己使用的能源而支付費用,而不是為了支付連接電網的費用。公用事業公司響應來設計費率,通過轉向使用定價結構、實施需求費用或嘗試減少向客戶支付電力,來減少投入安裝太陽能的動力而向電網輸出電力。
 
然而,在低成本的儲存環境中,這些速率結構在減輕負載虧損方面不可能有效,這是因為添加儲存可以讓客戶將太陽能發電從出口轉移到更多的自身電力需求,所以他們繼續接收太陽能發電的全部零售價值。這導致了廣泛的部分電網故障的風險,客戶選擇保持與電網的連接,以獲得24/7的可靠性,但可以產生80%至90%的自身能源,並使用儲存來優化自己的太陽能消耗。
 
已開始在使用,電力成本高、太陽能廣泛使用的地方,如:澳大利亞和夏威夷。其他太陽能成熟市場,如:亞利桑那州,加利福尼亞州,內華達州和紐約。許多公用事業管理人員和行業專家認為,太陽能的負荷損失的風險被誇大了; 然而,太陽能增加儲存的組合,變得更加困難。
 
在某些情況下,脫離電網開始具有經濟意義
完全脫離電網(Full grid defection),即完全切斷連接集中式電力系統,但現今認為是沒有經濟效應的。然而,按照目前的成本下降速度,在某些市場上可能比現在預期的要好。當然,單靠經濟不會決定客戶選擇與公用事業切斷連接關係。另一個重要因素是對其現場供電的可靠性。但這種狀態將會影響業務模式和監管決策。
 
電力公司等供電側設置的蓄電池(In front of the meter
儲存還可以為公用事業帶來好處,幫助他們解決在預計負載平坦或下降的市場中規劃和運行電網的挑戰。例如,美國一些州的監管機構正在通過提供公用事業獎勵來通過提供分配發電契約,除其他事項外,這將允許公用事業推遲昂貴新投資設備,並降低未使用長期資本項目的風險,從新獲利來測試新的補償模式。
 
公用事業公司還採取行動來獲得儲能的資產,以滿足監控的需求,如新變電站的建設。隨著儲能成本下降,這些項目可能會降低發電成本,並降低電費。這將對天燃氣和煤炭發電業者產生壓力。
 
公用事業可以做甚麼
公用事業必須從現在開始了解低成本儲能如何改變未來。事實上,公用事業要考慮的行動有兩大類。
 
一、重新設計補償結構並探索新的機遇
越快越好,監管者和公用事業將需要找到新的方法來恢復他們在電網中的投資。
 
電網是一種長壽命的資產,建造和維護成本高昂。電網連接的固定費用不受消費者歡迎,因此監管機構也不是特別熱衷於他們。然而,徵收固定費用可以確保每個使用電網的人都可以支付這筆費用。
 
但是隨著越來越多的客戶有能力產生自己的能源,電力供應的可及性與連接市場比電子本身更有價值。因為任何費率設計的變化都可能會緩慢增加(特別是轉向固定費用的變化),公用事業需要通過從擴展服務和新的交易費用中獲取新的收益機會,來應對這些新市場現況。例如,澳大利亞將公用事業成為太陽能儲存安裝商,並提供諮詢服務;而在美國,向消費者銷售先進分析和數據管理服務的方案,以幫助他們管理能源使用,還有一些州的公用事業也在探索新的商業服務模式,投資現代化電網和電氣化。
 
二、重新思考電網系統規劃
公用事業必須徹底改變其電網系統規劃方法,投資軟體和高級分析來實現電網現代化。儲能可以是一個獨特的工具。改變電網規劃的有效經濟,關於資本回報率,可能一開始看起來有些不一樣,但由於儲存更加組合化,可以更容易地移動,風險調整值可能會高得多。這將使公用事業能夠適應電路層面的不確定需求,同時降低過度建設和滯留投資的風險。
 
考慮與第三方合作:分散能源資源
對於第三方就是分散能源資源(distributed-energy-resource ;DER)公司、技術製造商和金融機構,他們擁有很大的成長潛力,但是他們需要靈活的運用這些機會。
 
能源分布公司可以根據具體用途設計新的太陽能和儲能組合。雖然儲能最終可以提供更多的客戶價值和更低的帳單,但新的利率結構將更複雜且需配套政策,不太可能長期鎖定利率。但確認費率和更複雜的費率表短期內將使得DER提供商難以增加新客戶,他們不喜歡太複雜的事物,而且希望確保他們的投資得到回報。新產品和融資創新可以解決這些挑戰,以及吸引目前保持觀望態度的客戶。
 
科技需要整合儲能價值鏈合作,並隨著技術和使用案例快速發展,適應其產品滿足客戶需求。
 
融資機構,如銀行和機構投資者,需要創造客戶投資視野及選擇方案。(2422字;圖1)
 
 
參考資料:
Battery storage: The next disruptive technology in the power sector. Mckensey, June 2017


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