根据 NESA的统计,不包含抽水蓄电、储热和压缩空气储能项目,截至2013年底, 全球储能累计装机容量达到736MW,增速平稳,2014年上半年,新增投运装机容量近26MW。各国都出台了相关的政策支持储能行业的发展。据不完全统计数据显示,无论是项目数量还是装机规模,美国与日本仍然是最主要的储能示范应用国家,分别占40%和39%的全球装机容量份额。
美国定位储能为实现能源新政的重要支撑性技术
(1)出台多项政策推进储能应用
美国能源部通过税收减免、财政补贴、直接赠予和提供贷款等方式资助私人企业在储 能以及新能源领域的投入。美国在各种新型储能技术,像飞轮、锂、锌溴、改性铅酸、压 缩空气均发展迅速,在技术、应用、政策上都已经在主导全球的产业标准。
美国在金融危机之后,已将大规模储能技术定位为振兴经济、实现能源新政的重要支 撑性技术。近几年来,美国能源部越发意识到储能应用的重要性,从 2009 年开始储能方 面的基础研究领域的投入成倍增加。政府希望通过储能技术的应用加强智能电网的可靠性 和效率的提升,减少建立新电厂,促进新能源的应用。联邦能源管理委员会(FERC)已 经颁布了几项法令,推进储能应用。FERC 颁布的 2007 年第 890 号法令和 2008 年第 719 号法令,令全国的独立系统运营商(ISOs)对其调节和作业程序进行修订,从而允许储能 进入批发能源市场。在颁布上述法令之后,FERC又于 2011 年和2013年分别颁布第755号和第 784 号法令,要求 ISOs 采用不同的方法,使频率调节和其他辅助服务获得报酬, 这些政策非常有助于采用更新的储能技术。美国能源部先进能源研究计划署(ARPA-E)和美 国能源部(doe)分别提供技术支持资金,降低燃料电池成本、新的太阳能转换和存储技术 等等。
美国 2010 储能修订法案(S.3617)规定,对各类大容量储能设备(额定容量至少1000千 瓦并维持 1 小时)、用于家庭、工厂、商业中心的分布式可再生能源储能设备、用于插电 式混合动力汽车的储能设备可享受 20~30%的投资税收抵免。符合条件的储能设备需要有 至少 80%的储能效率。
从各州的层面上看,各州也纷纷出台政策促进新能源产业和储能产业的发展。例如 2010 加州储能法案(AB2514)规定了两期储能目标以及完成时间,推动 1.3GW 加州储能系 统的采购和安装,并提供 110 万美元用于建立储能监管机制,通过监管采购程序、评价成 本效益、监察储能技术对纳税人的影响等,来促进实现两期目标。
(2)美国典型的电网储能项目应用——Auwahi 风力发电储能项目
我们可以来看看西佛吉尼亚州储能项目的相关情况:夏威夷能源主要依赖于进口,2005 年像煤和石油这样的初级能源有 95%来自于进口,而汽油需要 100%的进口。为了 摆脱进口的现状,夏威夷法律规定,到 2030 年时,70%的电能和地面交通需要使用清洁 能源,而其中 40%必须是来自本地的可再生能源。因此,夏威夷岛大力发展可再生能源。 在夏威夷岛上分别建设了30MW 风电场配套 1.5MW/1MWh 储能电站、30MW 风电场配 套 15 MW/10 MWh 储能电站、21MW 风电场配套 10MW/20MWh 储能电站、3MW 光伏电 站配备 1.5MW/1MWh 储能电站、1.2MW 光伏电站配备 1.125MW/0.5MWh 储能电站等可 再生能源储能项目。
2011 年 11 月,毛伊岛计划管理委员会批准了 Auwahi 风力发电项目。该项目设计发 电容量为 21MW,足够 10000 户家庭使用。其基建费用大约为 140 万美元,基建项目包括: 一个电池储能系统,一根 9 英里长、电压等级为 34.5 千伏的输电线路,一个互联变电站、 一个微波通信塔和道路建设。而每台风力发电机组需要空地面积 2.4 亩,使得整个项目需 要 1466 亩空地,这几乎是毛伊岛整个 Ulupalakua 牧场的面积。该项目设计风力发电塔的 数目为 8 个,每座塔高 428 英尺,每座塔的发电量为 3MW。为该风力发电项目配套的储 能系统是一套 10MW/20MWh 的锂离子电池储能系统,由美国 A123 Systems 公司提供, 被安装在毛伊岛 MECO 的 Wailea 变电站内。计算机将保持电池在一天中的大多数时间处 于半充电状态。如果风力骤然增强或减弱,电池将平稳电流。该储能装置的成功之处在于 其拥有调频功能,美国交流电每秒运行 60 个周期,而电池可以在 1 秒内进行 60 次从充电 到放电或相反方向的变化,从而保持频率稳定。电池系统还可以在电价较低时储存电力, 而在电价较高时送出电力,从而实现盈利。该储能系统通过削峰填谷,可以减小变电站变 压器的高峰负荷,也可以增加电网的稳定性、提高供电质量。