未來具有潛力的儲能技術，最有可能在哪個領域率先實現商業化應用?這是技術創新者們近年來一直在思考的問題。
2013年9月16日，北京石景山熱電廠2MW鋰離子電池儲能電力調頻系統掛網運行，這是中國第一個以提供電網調頻服務為主要目的的兆瓦級儲能系統示范項目。
該項目由北京睿能世紀科技有限公司建設，這家公司成立于2011年，是國內第一家為電網提供儲能系統解決方案的企業，這也是其第一個在國內運行的儲能電力調頻項目。
該項目輔助火電機組對電網提供AGC調頻服務，睿能公司方案總監王澍接受《中國投資》采訪時表示，這是一個商業性的示范項目，主要目的就是驗證儲能在電力調頻領域中的商業價值。
近年來在智能電網和可再生能源發電規模快速發展的帶動下，儲能技術越來越成為多個國家能源科技創新和產業支持的焦點。不過，由于成本高昂，能在商業應用中脫穎而出的儲能技術應用還不多。
王澍表示，該項目瞄準中國巨大的電力調頻服務市場，而通過儲能技術來進行電力調頻，具有常規發電電源所不具備的優勢，他們希望在經濟性上盡快有所突破，讓電力調頻成為儲能技術率先商業化的領域。
什么是儲能技術
電力以光速傳播，自從電力成為重要的能源形式，如何儲存它就成為電力行業的一個課題。
19世紀的鉛酸電池揭開了工業儲能的序幕。進入20世紀后，伴隨著可再生能源的大規模應用，各種新型儲能技術層出不窮，包括電網調峰、調頻及系統備用，可再生能源發電出力平滑，分布式發電和微電網等等，儲能成為解決諸多能源問題的新途徑。
“全球都在尋找壽命更長，功率更大，配置和建設更加靈活的新型電網級別的儲能技術，最新發展起來的儲能技術包括鋰離子電池、飛輪儲能、超級電容、納硫電池、釩液流電池，這些儲能技術在使用壽命和容量的規?；?、運行可靠性、系統制造成本等已經獲得了突破，具備了應用的基礎條件”，國家發改委能源所劉堅表示。
盡管如此，大規模的電網級別的儲能應用，目前還存在經濟性上的瓶頸，無法完全實現商業化應用。大規模的電網級別的儲能應用，目前提及較多的是調峰和調頻兩種市場需求。
什么是調峰?由于電力系統中的用電負荷隨著生產和生活的周期性規律發生變化，為了維持中長時間尺度，例如一小時或早中晚的有功功率平衡，需要發電部門相應安排發電機的出力以適應用電負荷的變化，這就叫做調峰。
可再生能源的大規模使用，令電力調峰問題變得突出。以風電為例，在中國的三北地區，風能夜里大、白天小，與電力的負荷趨勢剛好相反，出現了反調峰現象，對電網產生了更高調峰的需求。目前很多地方會采用棄風或者壓低火電負荷的方式，但這會造成不同程度的系統整體發電效率的損失。此外，抽水蓄能儲能技術是較為有效的調峰手段，但是其建設成本高，環境影響大，地質條件高。
目前，已經有專注于調峰需求的儲能示范項目。在中國的張北地區，正在進行風光儲的調峰儲能試驗。目前，該項目規劃建設風力發電規模400兆瓦、光伏發電60兆瓦，包含化學儲能發電50兆瓦。但是此類項目的經濟性并不樂觀，按照目前一些專家的測算，建設一個儲能系統來解決風電的調峰需求，尚不如棄風更為經濟。
而調頻服務，簡言之，是維護電網運行安全性的一項服務，電力的頻率是由系統總的發電功率和用電功率決定，由于用電側的功率時常處于波動狀態，如果總的用電超過或者低于額定功率的一定范圍，那么就會對電網運行帶來安全事故隱患。因此，電力系統需要實時持續監測電網頻率變化，并通過調節電網中的各類可控發電設備保持電力系統供需的平衡，以保持電網頻率的穩定。
目前，中國各地區電源結構差異較大，區域電網呈現的調頻能力和效率不盡相同，“電網調度希望調頻電源能夠快速精確地響應調度下發的出力指令。通常來講，比較常規發電設備的調頻效果，水電和燃氣機組較好，火電相對較差。并且大型火電機組長期提供調頻服務會造成機組磨損、能源利用效率下降及故障率升高等問題。”王澍表示“在北方的各大區域電網中，火電機組為主要的調頻電源，優質調頻資源較為稀缺。南方地區水電較為豐富，調頻手段更為多樣化”。
“調峰的時間尺度以小時或半天計，能量型儲能系統較為適合，若以削峰填谷的運行，儲能通常會每天一充兩放或一放的控制方式執行充放電過程。但是，調頻與調峰時間尺度和技術需求有著顯著差異，調頻應用要求功率型儲能系統在秒或分鐘級時間尺度頻繁充放電，并且電網在一天24小時都在進行調頻，這些都對儲能系統的循環壽命、可靠性等提出了非常高的要求”。王澍表示。2011年美國電科院(EPRI)研究報告指出，儲能應用于調頻是在所有電力系統儲能應用中價值最高的應用。
調頻服務市場廣闊
從2008年開始，一些儲能技術開始逐步成規模地進入調頻市場，電監會的一份研究報告指出，在過去的10年內，全球范圍內各種新型儲能技術和產品獲得了突破，在儲能產品的使用壽命、功率和容量、系統可靠性等方面都有長足的發展，已經完全能夠滿足電網的需求。截至目前，美國正式商用的儲能調頻系統已達10萬千瓦。
“這是由于儲能的技術特性非常適合于電力調頻。2008年美國西北太平洋國家實驗室的分析報告指出，同等規模比較下，儲能系統進行調頻的效果是水電機組的1.7倍，是燃氣機組的2.7倍，是火電機組和聯合循環機組的近20倍”。王澍表示，“此外，儲能系統的功率容量可以根據需求在不同時間段靈活配置”。
此外，電網對于調頻服務的需求也在增長。隨著電力系統接入越來越多的風電和光伏發電，系統的凈負荷波動性變得更加顯著，到2020年中國將有總共150GW的風電并入各個區域電網。區域電網內調頻的壓力將越來越大，調頻需求將成倍增長。
盡管有著上述優勢和巨大的市場，但是，要替代現有的調頻方式，儲能技術仍存在經濟性上的疑問。
“電力輔助服務是確保電網安全經濟運行的重要手段。如果輔助服務沒有達到要求，安全性與經濟性將受到影響。與火電進行調頻相比，儲能提供更優質的調頻服務的經濟賬應該怎么算是需要進行重點研究的課題：目前，美國電力市場執行按照調頻效果付費的機制，調頻效果越好獲得的補償收益越高，那么儲能調頻就存在商業化的可能”。王澍說。
期待參與市場機會
美國儲能調頻的發展得益于美國聯邦能源監管委員會在政策方面的推動，其政策主要從3個方面為儲能參與調頻市場提供了機會：
其一，2007年890法案確認了要包括儲能在內的非傳統發電電源的市場主體地位，即他們可以提供調頻服務，其二，2011年的755法案解決了儲能系統參與電網調頻市場獲得合理回報的問題，要求電網為調頻服務的效果支付調頻補償費用。
“這兩個法案解決了儲能系統參與調頻服務的合法準入和合理收益的問題。今年又出了新的法案784，除儲能調頻可應用于美國區域電力市場，還將應用范圍擴大到了全部美國國土范圍”。王澍說。
目前，中國的儲能政策還處于起步階段，2006年國家電監會曾經發布了并網發電廠輔助服務管理暫行辦法，電力輔助服務市場逐漸擴大。不過，關于儲能能否作為電力調頻服務的市場主體，目前還沒有任何規定。
睿能公司政府事務總監褚珂表示，“現行的政策中規定了只有發電企業才能作為參與輔助服務市場的主體，限制了儲能類企業以及其他新型技術服務類企業的參與空間。隨著調頻市場化工作的進程，逐步放開市場準入限制，將能夠鼓勵儲能產業的企業快速進入，也能夠刺激民營資本進入該領域，并有效推動國內儲能產業的技術發展”。
不過，政策層面對于儲能的重視正在加強，例如《可再生能源法及修正案》提及儲能，把儲能作為完善電網運行管理、提高吸納可再生能源電力的一種技術;《國家“十二五”規劃綱要》也首次提及儲能，稱儲能是推進智能電網建設、加強城鄉電網建設和增強電網優化配置的依托技術;《國家“十二五”科技發展規劃》將儲能列為前沿技術。
國家能源局總經濟師李冶此前曾在CNESA儲能國際峰會上透露，過去一年多時間里，國家能源局正對儲能技術與政策路線圖進行研究，將形成具體規劃及可操作的政策，加大對儲能行業的支持力度。
“從產業健康發展的角度，建立一個公開、透明的調頻市場，鼓勵各市場主體公平參與競爭，是推動儲能大規模進入電力調頻領域的關鍵因素之一”，褚珂表示，目前，國內已有企業對投資建設儲能系統意愿強烈，加快試點項目的推動，將有助于政府及各方參與主體深入了解項目運行實際情況。同時，根據項目效果，逐步、有效完善儲能參與電力調頻市場機制，可以引導儲能產業健康有序發展，有效規避大規模建設所帶來的產業風險，為突破現階段儲能技術發展的困境帶來機遇。
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