隨著電池技術(shù)的成熟,以及德國政府電池儲能補(bǔ)貼政策的出臺,電網(wǎng)調(diào)頻市場與家用儲能市場引爆了德國儲能市場。
在遵循“廠網(wǎng)分開”和交易機(jī)構(gòu)獨立原則的德國電力市場,輸電企業(yè)既不可以從事發(fā)電業(yè)務(wù),也不可以成為交易商。
但是,它們依然要負(fù)責(zé)電網(wǎng)頻率的調(diào)度,從而維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此,它們要么得在調(diào)頻市場進(jìn)行電力交易,從而對電網(wǎng)實現(xiàn)充放電;要么得增加硬件投資,例如購買變壓器,或者擴(kuò)充電網(wǎng)。
調(diào)頻市場通過網(wǎng)上公開拍賣的形式進(jìn)行,而輸電企業(yè)可以在這里交易未來一段時間內(nèi)所需的充放電服務(wù)。其中,一次調(diào)頻市場對技術(shù)的要求頗高,它要求服務(wù)商能夠在輸電企業(yè)發(fā)出調(diào)頻需求的30秒鐘之內(nèi)作出反應(yīng)。這種實時需求的特性,吸引了電池儲能技術(shù)提供商的興趣。
歐洲的一次調(diào)頻市場每周進(jìn)行一次網(wǎng)上拍賣。傳統(tǒng)上來說,發(fā)電站會預(yù)留一些發(fā)電設(shè)備,從而為電網(wǎng)提供充放電服務(wù);或者,電力服務(wù)公司會整合工業(yè)用戶的資源,從而為電網(wǎng)提供充放電的商業(yè)化服務(wù)。但是,既然輸電企業(yè)的電網(wǎng)有充放電的需求,為什么不用電池來實現(xiàn)這項服務(wù)呢?
電池儲能提供者在贏得輸電企業(yè)標(biāo)的后,將在未來一周為輸電企業(yè)預(yù)留足夠電池容量。當(dāng)這些電池接到輸電企業(yè)的充放電指令時,電池設(shè)備就可以自動進(jìn)行相關(guān)操作。
伴隨著日益增加的研發(fā)投入,作為儲能介質(zhì)的電池價格大幅降低;與此同時,電網(wǎng)技術(shù)亦不斷提高,這讓電池儲能的商業(yè)化運(yùn)作成為可能,進(jìn)而讓電網(wǎng)得以更好地平衡光伏、太陽能等可再生能源所帶來的波動性,讓可再生能源更大比例地接入電網(wǎng)。
搶灘電網(wǎng)市場
以科技企業(yè)Younicos為例,它并非電池生產(chǎn)企業(yè),而是從市場上采購來電池,再自行設(shè)計軟件系統(tǒng)。這套設(shè)備可以將充放電的反應(yīng)速度提高到200毫秒(即,0.2秒)之內(nèi)。
“除了提高電池反應(yīng)速度以滿足電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求外,還可以通過軟件設(shè)計,以優(yōu)化電池的工作環(huán)境,從而提高電池的壽命。”Younicos公關(guān)經(jīng)理赫瑟曼澤(Philip Hiersemenzel)表示,“因此,同樣是三星的鋰電池,但考慮到電池在不同工作環(huán)境下的狀態(tài)差異,三星給了我們20年的電池?fù)?dān)保,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于它為電動汽車企業(yè)提供的擔(dān)保期限。”
除了科技新秀Younicos,德國電力電子巨頭博世(Bosch)以及德國能源提供商Wemag等,均通過鋰電池或鉛酸電池技術(shù),涉足一次調(diào)頻市場。
根據(jù)德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署數(shù)據(jù),德國本土一次調(diào)頻市場在過去四年的周均價為3200歐元/MW。德國一次調(diào)頻市場的電力交易量為570MW,歐洲市場更是達(dá)到3000MW。
然而,電池儲能服務(wù)提供商在這一市場的容量,則是從2012年的1MW激增到2014年的22MW,仍有較大的增長空間。
“在商業(yè)化運(yùn)作之前,這些儲能服務(wù)提供商需要先滿足輸電企業(yè)的安全要求,從而證明自己能夠安全有效地進(jìn)行調(diào)頻服務(wù)后,才能接入全國高壓電網(wǎng)的一次調(diào)頻市場。”德國聯(lián)邦外貿(mào)與投資署儲能與燃料電池項目高級經(jīng)理霍特哈希爾(Tobias Rothacher)解釋。因此,這些電池儲能服務(wù)商需要與輸電企業(yè)之間進(jìn)行緊密的研發(fā)調(diào)試配合。
然而,這些儲能企業(yè)關(guān)注的不僅僅是這個“現(xiàn)成”的一次調(diào)頻市場,它們更將目光瞄準(zhǔn)了連接可再生能源的微電網(wǎng)系統(tǒng)。
由于當(dāng)前的微電網(wǎng)系統(tǒng)主要靠柴油或汽油發(fā)電機(jī)維持電壓和頻率的穩(wěn)定,因此可再生能源僅占電力總量的15%至30%。
宣布放棄核能的德國,計劃到2020年將可再生能源比重提高到35%,并在2050年提高到80%。
這一政策目標(biāo)為儲能技術(shù)企業(yè)提供了廣闊市場前景,它們紛紛設(shè)立實驗室或示范性項目,一邊累積實際數(shù)據(jù)以進(jìn)行技術(shù)儲備,一邊用軟件模擬效果說服潛在的客戶,從而成為可再生能源的緩沖器。
以Younicos為例,它在柏林Adlershof科學(xué)園的實驗室里,配備了1組1MW/6MWh的納硫電池、1組200kW/200kWh的鋰離子電池、1組兆瓦級的智能交頻器、 1個可接入天氣數(shù)據(jù)的能源管理設(shè)備、1臺1MW的柴油發(fā)電機(jī)、1個14公里的中壓配電網(wǎng),以及風(fēng)能光伏發(fā)電器與能源消費(fèi)者的模擬器。