中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：如果電池供應(yīng)商、公用事業(yè)公司和監(jiān)管機(jī)構(gòu)能夠解決比較棘手的商業(yè)、運(yùn)營(yíng)和政策問題，住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將有助于提高電網(wǎng)的成本效益、可靠性、彈性和安全性。
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力行業(yè)的發(fā)展引起了業(yè)界和媒體的極大關(guān)注。這些關(guān)注主要集中在公用事業(yè)規(guī)模的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以及為商業(yè)和工業(yè)客戶提供的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)上。雖然這些大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是儲(chǔ)能市場(chǎng)的關(guān)鍵部分，但住宅儲(chǔ)能的快速增長(zhǎng)超過了人們的預(yù)期，而且住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)成為重要資產(chǎn)可能比許多人預(yù)期還要快，其對(duì)于住宅用戶和電網(wǎng)的增長(zhǎng)軌跡和潛在價(jià)值值得進(jìn)一步研究。
在過去四年中，美國(guó)住宅儲(chǔ)能容量已從2014年的2.25MWh躍升至2018年的185MWh。許多住宅太陽能用戶顯然希望部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，以增加控制、可靠性和彈性。因此，許多社區(qū)可能很快就會(huì)獲得一個(gè)意想不到的資源，一個(gè)由住宅太陽能和電池儲(chǔ)能系統(tǒng)組成的網(wǎng)絡(luò)，住宅用戶支付了費(fèi)用，但并不是每天都使用。那么如何使其住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)幫助當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司提高電網(wǎng)的成本效益、可靠性、彈性和安全性？
許多地區(qū)的電網(wǎng)承受著越來越大的壓力。一些電網(wǎng)資產(chǎn)正在老化，間歇性的可再生能源產(chǎn)生越來越多的電力，需要更多的負(fù)載平衡。惡劣天氣的發(fā)生率正在上升。這些趨勢(shì)正使輸電系統(tǒng)中的瓶頸和阻塞點(diǎn)更加嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)生更高的成本，并且有可能增加當(dāng)?shù)氐耐ｋ姶螖?shù)。
許多公用事業(yè)公司正在積極采取行動(dòng)，以提高電網(wǎng)可靠性和彈性。一些公用事業(yè)公司已經(jīng)實(shí)施了所謂的需求響應(yīng)計(jì)劃，鼓勵(lì)客戶在高峰需求期間降低能耗。同樣，公用事業(yè)公司正在尋求全面的電網(wǎng)現(xiàn)代化計(jì)劃，以增加容量并加強(qiáng)電網(wǎng)安全。一些公用事業(yè)公司正在大力投資公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能解決方案，將大型電池儲(chǔ)能系統(tǒng)部署在發(fā)電廠和輸電線路附近以及變電站中，以降低成本，并提高可靠性。
隨著越來越多的用戶投資于用戶側(cè)住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)，公用事業(yè)將獲得平衡能源需求和供應(yīng)的另一個(gè)潛在杠桿。住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以連接在一起供電，可以為電網(wǎng)提供支持服務(wù)，就像公用事業(yè)公司目前使用需求響應(yīng)程序和輔助服務(wù)資源一樣。由于電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)部署到位，調(diào)度住宅儲(chǔ)能的邊際成本可能很低。這將有助于公用事業(yè)公司避免代價(jià)高昂的補(bǔ)救措施，如啟動(dòng)效率低下的峰值電廠或建立可能不經(jīng)常使用的額外電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。
將住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到高效可調(diào)度的電網(wǎng)中并不容易。但有證據(jù)表明這是可以做到的。美國(guó)一些州已經(jīng)啟動(dòng)了試點(diǎn)項(xiàng)目，讓公用事業(yè)公司為在電力系統(tǒng)供電緊張時(shí)使用一些儲(chǔ)存電力，并為這些住宅用戶支付電力費(fèi)用。
為了支持市場(chǎng)發(fā)展，監(jiān)管機(jī)構(gòu)和公用事業(yè)公司需要評(píng)估住宅電池作儲(chǔ)能系統(tǒng)如何以及在何處支持電網(wǎng)（例如，通過確定饋線層的容量限制），并將其評(píng)估納入公用事業(yè)的資源和電網(wǎng)規(guī)劃方法。監(jiān)管機(jī)構(gòu)還可以考慮微調(diào)電池的速率結(jié)構(gòu)和其他補(bǔ)償機(jī)制，并思考如何將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成到系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。同樣，住宅儲(chǔ)能的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商需要確保客戶已經(jīng)購(gòu)買和使用電池來支持電網(wǎng)，并向當(dāng)?shù)毓檬聵I(yè)公司證明這些用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)是可靠的，并且當(dāng)電力網(wǎng)絡(luò)需要支持時(shí)提供電力。
繪制住宅儲(chǔ)能增長(zhǎng)圖
在過去的四年中，美國(guó)的住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署每年大幅增長(zhǎng)，增長(zhǎng)率超過200%，預(yù)計(jì)將會(huì)繼續(xù)快速增長(zhǎng)（圖表1）。2018年，住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)甚至首次超過公用事業(yè)規(guī)模的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這反映出客戶正致力于擁有自己的高價(jià)值儲(chǔ)能系統(tǒng)。
有幾個(gè)因素促成了住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速發(fā)展：
?成本下降。從2012年到2017年，住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本每年下降超過15％。
?增加中斷風(fēng)險(xiǎn)。每當(dāng)颶風(fēng)或風(fēng)暴襲來時(shí)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝率都會(huì)急劇上升。因此，像佛羅里達(dá)州和德克薩斯州這樣受到風(fēng)暴影響的州已經(jīng)看到住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的加速采用。同樣，加州野火多發(fā)地區(qū)的住宅用戶已開始安裝電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以確?？煽啃?。
?電力費(fèi)率結(jié)構(gòu)。一些公用事業(yè)公司根據(jù)使用時(shí)間（TOU）費(fèi)率制定電力價(jià)格，其電力價(jià)格根據(jù)一天中的時(shí)間推移而變化。配備電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的住宅用戶現(xiàn)在可以使用儲(chǔ)能系統(tǒng)最大限度地減少在高峰時(shí)期消耗的電能。
?太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的好處。太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的安裝成本更低，在調(diào)整需求和供應(yīng)以反映市場(chǎng)價(jià)格方面具有更大的靈活性，與獨(dú)立部署的儲(chǔ)能系統(tǒng)相比，太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目的成本可能降低25%以上。
?激勵(lì)措施。政府為住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)提供的激勵(lì)措施可能很具吸引力。住宅太陽能+儲(chǔ)能項(xiàng)目符合美國(guó)聯(lián)邦投資稅收抵免的條件，這可以使項(xiàng)目的安裝成本降低30％。像加利福尼亞州的自發(fā)激勵(lì)計(jì)劃這樣的激勵(lì)措施可以為住宅用戶的典型住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)節(jié)省1,600至2,500美元。
?支付電網(wǎng)服務(wù)費(fèi)用。最近，一些地方公用事業(yè)公司已經(jīng)制定了一些計(jì)劃，向住宅儲(chǔ)能業(yè)主支付在峰值需求期間從電池儲(chǔ)能系統(tǒng)向電網(wǎng)供電的費(fèi)用（圖2）。作為回報(bào)，客戶會(huì)得到一定補(bǔ)償，例如減少電力費(fèi)用單。這些“自帶電池”項(xiàng)目已經(jīng)在馬薩諸塞州、羅德島州和佛蒙特州部署。
住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)吸引了20%以上的美國(guó)住宅用戶（見圖3）。隨著制造商降低電池的成本，該市場(chǎng)將會(huì)顯著擴(kuò)大，儲(chǔ)能廠商商將獲得更多的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)模，以降低安裝成本。因此，預(yù)計(jì)住宅儲(chǔ)能市場(chǎng)將持續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng)。到2023年，住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署容量可能超過2900MWh。
電網(wǎng)上的住宅儲(chǔ)能資源越多，電網(wǎng)整合就越有價(jià)值。因此，美國(guó)幾個(gè)州正在試驗(yàn)實(shí)施住宅儲(chǔ)能的電網(wǎng)整合計(jì)劃。馬薩諸塞州和紐約州正在制定“清潔峰值”政策，以促進(jìn)住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)的部署，以滿足峰值需求。從2020年開始，根據(jù)該州建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)第24條，加利福尼亞州將要求在該州新建住宅安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，并鼓勵(lì)建筑商部署電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
公用事業(yè)公司也在不斷地進(jìn)行試點(diǎn)。National Grid公司為客戶參加其自帶電池計(jì)劃提供了財(cái)政激勵(lì)。Liberty Utilities公司最近啟動(dòng)了一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，每月向客戶收取少量費(fèi)用，該公司為其安裝住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)。ISO New England與住宅太陽能和能源服務(wù)商Sunrun公司簽訂了一份部署住宅太陽能+儲(chǔ)能系統(tǒng)的合同，為容量市場(chǎng)增加資源。
展望未來：從住宅儲(chǔ)能中釋放更多價(jià)值
隨著住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)增加部署，這些住宅儲(chǔ)能資產(chǎn)將獲得一定的規(guī)模和密度，以提供以多種方式創(chuàng)造價(jià)值的電網(wǎng)服務(wù)：
?降低本地電網(wǎng)的峰值負(fù)載，并優(yōu)化單個(gè)電路負(fù)載，可以使本地節(jié)點(diǎn)更安全、更可靠，并允許公用事業(yè)公司推遲一些資本升級(jí)。
?減少電力供應(yīng)瓶頸地區(qū)的峰值能源需求，可以降低能源成本。
?提高電源質(zhì)量，并保護(hù)并網(wǎng)設(shè)備免受電壓尖峰等干擾，可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
然而，在住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)提供電網(wǎng)服務(wù)的潛力之前，需要進(jìn)行一些改變：
?客戶需要確信他們的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在使用時(shí)是可靠的，即使儲(chǔ)能系統(tǒng)也用于電網(wǎng)服務(wù)。
?分布式能源資源（DER）聚合器表明住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的可靠程度。
?公用事業(yè)公司需要開發(fā)工具（或與聚合器協(xié)作），以預(yù)測(cè)這些電池何時(shí)何地可供電網(wǎng)使用。
?監(jiān)管機(jī)構(gòu)需要制定費(fèi)率結(jié)構(gòu)，以最大限度地降低系統(tǒng)平均成本，創(chuàng)造激勵(lì)措施，將住宅電池集成到有價(jià)值的電網(wǎng)中，避免對(duì)資本豐富的客戶進(jìn)行重復(fù)補(bǔ)貼（見圖4）。
為了開始這一旅程，公用事業(yè)公司和住宅儲(chǔ)能供應(yīng)商可以建立伙伴關(guān)系，優(yōu)先考慮在電網(wǎng)供應(yīng)最緊張的地區(qū)采用住宅電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。同樣，在調(diào)度軟件需求上的協(xié)作可以顯著降低系統(tǒng)集成成本。
隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)格的下降和價(jià)值的增加，美國(guó)住宅用戶每年都會(huì)安裝更多的住宅儲(chǔ)能系統(tǒng)。這些住宅存儲(chǔ)系統(tǒng)對(duì)本地電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商而言可能具有驚人的價(jià)值。其成功的整合將需要所有相關(guān)利益相關(guān)者、公用事業(yè)公司、業(yè)主、住宅存儲(chǔ)供應(yīng)商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)合作，以提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性。決定利用已安裝的住宅儲(chǔ)能資源的地區(qū)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)這種意想不到的資源，可以幫助所有公用事業(yè)客戶從儲(chǔ)能技術(shù)中獲益。
