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2020年美国电池储能装机超1GW 还有哪些关注焦点?

作者:刘伯洵 来源:中国储能网 发布时间:2021-01-18 浏览:
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中国储能网讯:在2020年爆发的冠状病毒疫情使很多国家和地区的经济陷入停顿,但储能行业没有受到太大的影响。而美国在2020年的储能部署量仍创造了新纪录。美国越来越多的住宅用户部署太阳能+储能系统,这有助于住宅用户更好地利用住宅太阳能发电设施并在停电期间保持电力供应。美国电网规模储能项目的部署量达到了新高,其中包括LS Power公司完成了全球规模最大的电池储能系统部署,为加利福尼亚州解决夏季电力短缺的问题提供帮助。

就在几年前,储能市场还只是一个小众市场,部署储能系统的数量很少。而如今,全球各地的公用事业公司都在积极部署电池储能系统来解决电网面临问题,并在规划部署更多的储能系统。

以下是回顾美国2020年储能行业发展的备忘清单,美国2020年储能行业的动荡和发展将列入其清单中。

储能部署规模前所未有

2020年无疑成为美国储能行业有史以来电池储能部署量最高的一年。根据调研机构Wood Mackenzie公司日前发布的一份《2020年储能监测》报告,美国电池储能市场规模首次突破10亿美元大关,装机容量超过1GW。与2019年相比,其整体装机容量翻了一番。

实际上,这意味着更多的电池储能系统存储太阳能发电设施的电力,否则可能会浪费掉。电池储能系统可以满足峰值期间电力需求,并且不会像天然气发电设施排放温室气体。

大部分新增储能容量来自加利福尼亚州。在加利福尼亚州,电池储能系统是满足峰值需求的必不可少的能源(天然气发电厂总体上仍占主导地位,但该州并未建造新的天然气发电厂)。 LS Power公司在2020年季部署了美国规模最大的电池储能系统,其Gateway电池储能项目的规模为250MW/250MWh。此外,该州正在部署几个类似规模的大型电池储能项目。

虽然美国其他州还没有赶上加州储能部署的步伐,但是德克萨斯州正在部署几个装机容量为100MW电池储能项目。直到最近,竞争激烈的德州电力可靠性委员会(ERCOT)市场还使储能开发商望而却步,他们通常在部署储能系统之前先与公用事业公司签订可靠的电力采购协议。截止到今年,包括Broad Power、Key Capture Energy和Enel Green Power在内的开发商计划在德克萨斯州部署多个大型电池储能项目。一系列的市场活动表明,即使在竞争激烈的市场中,储能技术也变得引人注目,而这些市场并没有对储能部署提供大量补贴。

电池储能厂商必须重视消防安全

2020年,电池储能行业努力应对APS公司在亚利桑那州运营的McMicken电池储能系统在2019年发生的电池起火并爆炸的不良后果,此次事件造成凤凰城的四名消防员受伤。

该事件的主要原因直到2020年夏天才发布调查结果。调查发现,电池故障导致热失控,并且储能设施中安装的消防设施难以阻止火势在电池架之间的蔓延。并且缺乏通风设备,集装箱式储能系统内部积聚大量危险气体,为爆炸创造了条件,直到消防人员开门之后发生爆炸。

研究结果表明,几年前被认为是比较先进的储能系统设计实际上存在一些安全缺陷。但是储能系统提供商并没有等到调查结果发布后才解决这个问题。主要的电池储能系统集成商已经转向更安全的设计,其中包括通风和基于机柜的外壳,以防止火势蔓延。

在美国拉斯维加斯的近3万个消防部门中,分享电池消防安全的重要信息仍然是一个挑战。拉斯维加斯州一名资深消防队员Richard Birt对其所在消防部门1000多名消防队员进行了关于如何处理太阳能+储能系统火灾的安全培训,以便其经验和知识得以推广帮助拯救生命。

有一些储能集成商采用磷酸铁锂电池(LFP)构建电池储能系统,以替代市场主流的镍锰钴三元锂离子电池(NMC)。Sonnen公司、SimplipPhi Power公司和Blue Planet Energy等公司表示,这是住宅电池储能系统的正确选择。而磷酸铁锂(LFP)电池在大型电池储能项目的部署中取得进展。调研机构Wood Mackenzie公司预测,在未来十年中,磷酸铁锂电池(LFP)可以替代主流的镍锰钴三元锂离子电池(NMC)构建电网规模储能系统。

保证电池储能安全的另一种方法是设计在电池失效的情况下防止热量扩散的外壳。初创厂商Cadenza Innovation公司从事此工作已有多年,最近该公司在纽约电力管理局总部完成了首次固定式储能系统的现场测试。

为APS公司的McMicken电池储能系统提供电池产品的LG Chem公司对调查报告中指出电池故障引发问题的结论提出异议。在2020年的下半年,由于对LG Chem公司电池安全性的担忧,通用汽车和现代汽车分别召回了约7万辆电动汽车,而LG Chem公司也召回了部分住宅电池储能系统。

LG Chem公司获得了行业领先储能开发商的信任,例如,该公司为美国规模最大的一个电池储能系统Gateway电池储能项目提供了电池产品,但召回行动并没有解决锂离子电池安全问题。期望新兴的电池制造商能够解决安全问题。

美国新一届政府的能源政策将有利于储能部署

在特朗普担任总统期间,美国储能行业仍在前所未有地加快发展,其实无论谁在美国总统大选中获胜,美国储能部署量都会继续增长。

但是乔·拜登(Joe Biden)最终在大选中获胜,而他也公开表示支持部署更多的储能系统。这与他通过投资清洁能源来重启冠状病毒疫情重创的经济的战略相吻合。

不过,美国国会在圣诞节前通过了一项激励计划,其中包括可再生能源税收抵免的延期以及用于能源研究与开发的350亿美元资助,其中包括一些针对储能部署的计划。

美国新一届政府将采取哪些具体行动以帮助储能部署还有待观察。美国储能行业组织希望独立部署的储能系统获得税收抵免,但也希望获得美国行政部门的支持,例如关税减免,以及在美国能源采购中包括储能系统。

拜登选择前密歇根州州长Jennifer Granholm担任美国能源部部长,这预示着将有利于储能行业的发展。在2008年经济衰退之后,Granholm对密歇根州的经济增长方向进行了战略分析之后并得出结论,电动汽车制造业是工业增长的重中之重。美国能源部可能会实施一些明智的投资,也许将为储能部署提供更多的激励。

虚拟发电厂发展取得长足进步

尽管电厂开发商建设电力设施的规模比以往任何时候都更大,但小型分布式储能系统的部署也取得了长足的进步。

小型分布式储能系统连接到分布式可控电网(称为虚拟发电厂)中,它们通过协调多个地点的大量住宅太阳能+储能设备提供电力。人们对这一模式提出了几个问题,例如,这和一些大型中央发电厂一样有效吗?住宅用户参与其中需要提供多少激励?能否在合适的地区部署足够的住宅太阳能+储能系统构建虚拟发电厂,并且在多年的运营中仍然获利?

一些行业厂商正在探索回答这些问题的确切答案。行业领先的住宅太阳能安装商Sunrun公司迄今为止已经安装了13,000多个住宅电池储能系统,并在美国各州部署更多的太阳能+储能产品。

2020年夏季,Sunrun公司与南加州爱迪生电力公司的客户服务部门建立了合作伙伴关系,以研究虚拟发电厂部署在洛杉矶地区的价值。而在几个月后,Sunrun公司就与该公用事业公司签订了一份合同。Sunrun公司还与南加州爱迪生电力公司的子公司Orange&Rockland公司签订部署了300户住宅太阳能+储能系统的示范项目。

公用事业公司也对虚拟发电厂发展愿景提出了要求。俄勒冈州公用事业厂商波特兰通用电气公司在2020年夏天推出了自己的525套住宅太阳能+储能项目的部署计划。佛蒙特州的Green Mountain Power公司多年来致力于开发和部署虚拟发电厂,如今该公司可以控制和调度住宅用户部署的2567个Powerwall电池储能系统,每年在满足峰值电力需求方面可节省数百万美元的成本,同时还可以帮助客户在停电期间保持电力供应用。该公司还在2020年夏季确定了其住宅电池储能系统部署计划,以确保其在未来几年中的部署量得以继续增长。

电池聚合初创厂商Swell Energy公司在2020年表现出色,该公司从Ares 投资管理公司筹集了4.5亿美元资金,用于部署1.4万个住宅电池储能系统,该公司将履行在南加州和其他地方的公用事业公司签署的合同。

该公司部署的住宅电池储能系统如果以装机容量计算的话,已经连续六个季度保持了创记录增长。但是要实现指数级式增长,还有很长的路要走。

长时储能系统更加接近商业化运营

长时储能技术近年来得到了能源厂商的关注,研究机构预计未来十年内将会得到的惊人增长。然而,储能行业厂商通常面临的难题是,从理论上来说,将电力存储数小时(即使不是数天或数周)已经够用,因此几乎没有人愿意为长时储能支付费用。这种情况在2020年开始发生变化:加利福尼亚州公用事业公司监管机构规定,到2026年,该州的能源开发商需要部署装机容量约为1GW的长时储能系统。加利福尼亚州的社区选择聚合商联盟提出了一个储能部署提议,计划部署的长时储能系统的持续放电时间可以达到8个小时或更长的时间。

加州储能联盟最近发表的一份分析报告表明,到2045年,加州向清洁能源的过渡将需要部署装机容量为45GW或更多的长时储能系统,这几乎相当于该州最近的峰值期间的电力需求量。

如果这一切看起来有点遥不可及,可以回想一下,Form Energy公司在2020年5月签署一份合同,到2023年为明尼苏达州的公用事业公司建造一个持续放电时间长达150小时的“水空气”储能系统。而压缩空气储能厂商Highview Power公司在曼彻斯特附近的一家大型发电厂部署的压缩空气储能项目也破土动工。很多储能开发商认为,现在正处于部署兆瓦级长时储能系统的市场前沿,这是大规模生产锂离子电池获利的必要前提。

关键字:储能市场,储能项目

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