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全视角解读分布式储能全球发展现状

光伏零部件  来源:中关村储能产业技术联盟    2019/9/26 15:24:49  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:经过国内两轮电价下降,分布式储能已然面临着前所未有的困境。纵观国内外,占据着半壁江山的分布式储能到底是如何发展,如何获得收益?未来又该何去何从?本文将梳理与分析国内外分布式储能的市场主体和盈利模式,并针对未来分布式储能的发展趋势与方向进行展望,以期给国内分布式储能未来的发展提供借鉴。本文摘自《储能科学与技术杂志》的第8卷第5期《分布式储能的商业模式对比分析》。

一 全球分布式储能发展现状

分布式储能的应用场景多样,主要包含用户侧、分布式电源侧和配网侧,且多以独立的储能系统、储能与分布式电源相结合(如光储系统)或微网等方式呈现。中关村储能产业技术联盟(CNESA)根据目前全球分布式储能的实际应用,将各个场景按照应用场地、不同用户类型和应用目的等进行分类,如图1所示。

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图1 全球分布式储能各应用领域规模分布(截止到2018年底)

Fig.1 Global distributed ES capacity distribution (By the end of 2018)

根据CNESA全球储能项目数据库的不完全统计,截止到2018年底,全球分布式电化学储能投运规模为5.4 GW·h,占全球电化学储能投运总规模的50.6%,其中以建设在工商业侧、进行电费账单管理的储能系统较多,约占分布式电化学储能总规模的65%[1]。

不同国家,由于市场环境、政策机制、可再生能源以及分布式能源的渗透程度,发展目标等不同,对于储能的定位、储能发展路径、支持力度和方式也不同,也就造成分布式储能的应用重点、收益来源、模式以及经济性等存在差异。部分国家分布式储能项目主要应用分布详见图2,各地分布式储能的主要应用领域及收益流见表1。

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图2 主要国家分布式储能装机规模(截止到2018年底)

Fig.2 Distributed ES capacity of typical ries (By the end of 2018)

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表1 主要国家分布式储能的收益流

Table 1 Distributed ES value chain of different ries

①该数据为CNESA赴美项目考察调研而来

②该数据来自德国Sonnen公司

1 中国

中国的分布式储能以海岛和微网项目为开端,依托峰谷电价差较大的工商业领域取得了长足的发展。其中,以工业峰谷电价差普遍在0.7元左右的江苏、广东等经济条件好、优质客户较多的区域为主,项目普遍采用能源管理合同的方式,投资回收期通常在7年以上[2]。

主要参与主体包括南都电源、中天科技、科陆电子等储能系统供应商,为用户提供从产品供应到运维的一揽子服务。从市场主体多元化的角度来看,在各个环节没有更细化和专业的市场分工,同时社会资本也很难参与。

从收益流来看,在分布式储能领域占绝对主导地位的工商业储能项目,主要通过峰谷价差套利获得收益,且电价调整带来的不确定性风险高,潜在收益如容量电费削减和需求响应收入等,还存在应用价值难以核算、基准线设置不合理等各种问题。

2 韩国

在韩国,工业部门的电力消费占电力总消费的一半以上,因此储能在此领域具有降低电费账单的巨大潜力。从模式来看,第三方所有储能资产的租赁模式和用户所有储能资产的模式均较为普遍。从收益流来看,在韩国的激励政策下,安装光伏加储能混合系统的用户,一方面获得更高的REC权重(可再生能源证书)、另一方面可以自发自用降低电网购电量进而降低电费支出。仅安装储能系统的用户,在“储能电费折扣计划”的支持下,利用储能系统削峰可以获得多倍的补偿。在政策的支持下,部分大型用户侧储能项目的投资回收期能够缩短至3~4年。

3 美国

在美国,加州是分布式储能应用的代表。加州工商业用户的需量电价高、屋顶光伏渗透率超过20%,以及当地政府为储能项目提供的初装补贴等成为推动用户侧电池储能安装和模式成型的关键因素[3-4]。通过借鉴原有分布式光伏的推广模式,分布式储能项目呈现出“租赁”“收益共享”等多元化模式发展路径。另外,近年来,分布式储能聚合模式试验项目也开始在美国得到试验。

美国分布式储能市场中参与主体较多,提供的服务也较为多元化,除了常规的储能产品供应、安装及运维等服务,还提供包括贷款、融资、储能资产管理、软件管理与控制等增值服务。

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图3 美国40个用户侧储能市场参与主体提供的服务及提供此项服务的企业数量占比

Fig.3 Landscape and services of U.S Behind-the-Meter energy storage market players

从收益流来看,需量电费削减、初装补贴是储能设备所有者最大的两个收益来源。根据估算,在用户侧储能项目的头五年收益中,加州储能初装补贴-SGIP补贴提供的收益占到总收益的40%~50%,没有此项补贴,加州用户侧储能项目的商业模式无法成型[5-6]。

4 日本

光伏上网电价的持续降低、用户侧售电价格的提升以及应对灾害的需求等因素激发了用户购买储能,一方面用于降低用电成本,另一方面用作灾备。在商业模式方面,日本在4个智能社区试验项目中已经测试了多个储能商业模式。社区储能交易的商业模式,光储模式和电池梯次利用模式较受欢迎。

从市场格局来看,日本市场较难进入,以本地储能系统供应商为主。但近些年来,Sunverge、Stem等公司通过与日本三井物产合作部署虚拟电厂项目,进入日本用户侧储能市场。

从收益流来看,提高光伏自发自用降低电费支出成为用户购买储能系统的最大收益来源。其他收益来源还包括日本政府出台的光储系统初装补贴和虚拟电厂项目资金补贴。

5 德国

德国在实施创新电池储能商业模式方面处于领跑者的地位。基于区块链、电力系统2.0(其中一个重要要素是聚合)等理念,德国成为第一个创建社区储能商业模式以及将储能纳入电费套餐模式的国家。

从分布式储能的市场参与主体构成来看,德国本地小型家用储能系统供应商较多,家用储能的市场份额主要集中在Sonnen、LG Chem、E3/DC、SENEC、Solarwatt、Varta等厂商手中。根据EUPD的数据,2017年上述公司的市场份额占家用储能市场总额的80%。海外厂商中,除了LG Chem,中国企业BYD、Alpha ESS、美国Tesla也占据一定的家用储能市场份额。

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图4 2017年德国家用储能系统市场份额[7]

Fig.4 Residential Market Players Market Shares in Germany[7]

Sonnen、LG Chem、E3/DC、SENEC、Solarwatt、Varta、BYD的数据来自企业;Mercedes Benz Energy、Tesla、Others为EuPD的预测值;NN为匿名公司

在德国,租赁模式面临多重制度障碍,用户采购储能设备并拥有设备所有权的模式占主导[8]。如何将用户所有的储能设备整合起来创造增值服务成为德国储能设备供应商挖掘创新模式的重点。因此,从收益流来看,除了德国联邦政府和州级的设备初装补贴以及提高光伏自发自用带来的电费节约收益,用户还有望通过参与电力市场获得的辅助服务收益、通过“隔墙售电”获得额外收益等多渠道价值。

6 澳大利亚

澳大利亚的商业模式与德国类似。户用储能,主要是小型光储混合系统在分布式储能市场占据绝对优势地位。由于各州的电价水平、FIT机制、光照条件的不同等,使得家用光储系统的投资回收期在7~12年不等。

目前,澳大利亚的分布式储能系统安装商为用户提供的电池产品主要是锂离子电池产品,包括Alpha-ESS、LG Chem、Tesla Powerwall 2、Enphase AC Battery、Sonnen Batteries、Pylontech等电池品牌。逆变器产品包括Redback、Sungrow、SolaX & Goodwe等品牌。可以看出,澳大利亚用户侧储能市场中主要被海外品牌占据。

在澳大利亚,分布式储能项目(主要是家用光储系统)的收益来源较为简单,主要是自发自用光伏电力,节约电费开支,在阿德莱德、堪培拉等个别州/地区,可获得一定的初装补贴,在墨尔本、阿德莱德等地,还有望参与澳大利亚公用事业公司AGL等公司主导的“虚拟电厂”计划,获得额外收益。

二 分布式储能商业模式的发展趋势

1 “储能服务”

“储能服务”,即“将储能作为一种服务而非产品提供给用户”,这一理念已经愈来愈获得业界的认同。尽管与直接销售产品相比,这种方式对企业来说更为复杂,但用户较高的接受度,使得在这一理念下呈现出的解决方案拥有较高的市场认可度。

而用户较高的认可度,就体现在:①资产的长期所有会导致资产搁浅和资金占用。用户对于电池寿命,以及其投资能否在寿命期内转化为收益通常无法有效判断,更希望看到价值产生之后再付出成本。因此用户更愿意采购服务,而非拥有资产。②当市场条件发生变化的时候,服务解决方案比单纯的产品供应能够提供更大的灵活度。例如,补贴机制、电价或者市场规则发生变化时,用户能够比较容易适应新的变化,企业也拥有较大的运作与调整空间。③用户通过与一个服务供应商签订合同,就能获得系统设计,管理与运维等“一站式”服务,对用户来说操作简单,容易接受。④新技术持续不断地在市场中更新迭代,成本也在持续下降,用户会陷入到“等待产品更便宜”的恶性循环中[9]。而提供灵活的“储能服务”则能有效规避这些问题。

2 “共享”

目前分布式储能的另外一个发展趋势就是“共享”。电池的本身特性决定了其能够满足不同的需求。将共享理论赋予电池运行是为了增加盈利性,为不同的用户创造更高的价值,分摊成本的投入[10]。本质上就是在考虑循环次数和日历寿命的同时,适度增加运行小时数。

电池共享可通过两种方式实现:①一个投资者或用户能够将其电池系统提供给其他用户以增加其收入。②不同用户之间的联合所有,或一个拥有大量第三方用户的独立的电池投资商所有。即,电池既可以拆分容量给不同的用户(横向分享),也可以一天不同的时间做不同的应用,也可以两种方法混合。尽管还需要解决多个用户使用权的协调、单个应用场景的收益是否会下降以及相关的政策以及监管方面的问题与障碍,但分布式储能朝着“共享、互惠”方向挖掘多重价值的趋势已经非常明显。

3 “聚合”

由于分布式储能具有规模小、分布散的特点,多点聚合成为分布式储能发展的趋势之一。而在这个过程中,如何将储能以及其他资源整合起来提供更多服务,并对这些资源进行管理和管控成为关键。为此,一个新的市场角色——资源聚合商日益在储能市场中活跃起来。通常,资源聚合商需要具备三项能力:①将大量分布式发电商和电力用户集合起来;②与灵活资源服务采购者签订合同并执行;③提供聚合资源的软件平台,以控制硬件响应灵活资源服务指令的调用[11]。

资源聚合商的优势是能够为电网、用户以及储能资产所有者提供额外的收益与服务,其提供的服务正日益受到电网公司等采购方的认可。英国国家电网的网站列出了其认可的19家提供商业化资源聚合服务的公司,它们有的是独立的负荷集成商,如Flexitricity、Kiwi Power等,有的是能够提供聚合服务的大型能源供应公司,如Eon、EDF、Npower。同时美国、英国、澳大利亚、德国等纷纷研究并调整政策,为资源聚合商调整市场规则,准许其参与更多的市场竞争[12]。可以看出,分布式储能从“点”向“面”的价值转化正日益被各方肯定及接受,未来在能源互联网、智能电网、智能社区等理念的推动下,分布式储能的商业模式有望进一步深入与创新。

参考文献

[1] 董梓童.电网侧储能迎来风口[N].中国能源报,2019-5-27(8).

[2] 中国能源研究会储能专委会.储能产业发展蓝皮书[M].中国石化出版社,2017(150).

[3] SAKTI A, BOTTERUD A, O’SULLIVAN F. Review of wholesalemarkets and regulations for advanced energy storage services in the UnitedStates: Current status and path forward [J]. Energy Policy, 2018, 120: 569-579.

[4] 刘坚.储能技术应用潜力与经济性研究[M].中国经济出版社,2016(16-18).

[5] NREL.Federal Tax Incentives for Energy Storage Systems[R/OL].[2018-01]. https://www.nrel.gov/docs/fy18osti/70384.pdf

[6] U.S. Department of Energy. State of the U.S.EnergyStorage Industry: 2017 Year in Review[R/OL].[2018-2-3].https://www.cesa.org/assets/2018-Files/ESTAP-webinar-slides-2.13.2018.pdf

[7] EuPDResearch.Study:European Residential PV Energy Storage Market Overview 2017[R/OL].[2018-03-04].https://www.eupd-research.com/fileadmin/content/download/pdf/Produkte_Technologische_Nachhaltigkeit/EuPD_Research_European_Residential_PV_Energy_Storage_Market_Overview_2017.pdf

[8] Germany Trade & Invest.The Energy Storage Market in Germany[R/OL],[2019-01-05].https://www.gtai.de/GTAI/Content/EN/Invest/_SharedDocs/Downloads/GTAI/Fact-sheets/Energy-environmental/fact-sheet-energy-storage-market-germany-en.pdf?v=12

[9]罗兰贝格.能源储存商业模式[EB/OL].[2017-6-13].https://www.rolandberger.com/zh/Publications/能源储存商业模式.html https://www.rolandberger.com/en/Publications/Business-Models-in-Energy-Storage.html

[10] 华志刚.储能关键技术及商业运营模式[M].中国电力出版社,2019(151-156).

[11] BURGER S P, LUKE M. Businessmodels for distributed energy resources: A review and empirical analysis [J]. EnergyPolicy, 2017, 109: 230-248.

[12] Abhishek Shivakumar(KTH),Paul Deane (University College Cork),Bo Normark (KIC InnoEnergy),AurélieFaure (Ifri). Business models for flexible production and storage[R/OL],[2015-12-27].https://www.unedforum.org/fileadmin/files/BusinessModelsStorage.pdf

原标题:全视角解读分布式储能全球发展现状,研判未来趋势

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