住宅储能系统有助电网的可靠性及弹性
发布日期：2019/3/29
如果电池供应商、公用事业公司和监管机构能够解决比较棘手的商业、运营和政策问题，住宅电池储能系统将有助于提高电网的成本效益、可靠性、弹性和安全性。
电池储能系统在电力行业的发展引起了业界和媒体的极大关注。这些关注主要集中在公用事业规模的电池储能系统以及为商业和工业客户提供的电池储能系统上。虽然这些大规模电池储能系统是储能市场的关键部分，但住宅储能的快速增长超过了人们的预期，而且住宅储能系统成为重要资产可能比许多人预期还要快，其对于住宅用户和电网的增长轨迹和潜在价值值得进一步研究。
在过去四年中，美国住宅储能容量已从2014年的2.25MWh跃升至2018年的185MWh。许多住宅太阳能用户显然希望部署电池储能系统，以增加控制、可靠性和弹性。因此，许多社区可能很快就会获得一个意想不到的资源，一个由住宅太阳能和电池储能系统组成的网络，住宅用户支付了费用，但并不是每天都使用。那么如何使其住宅储能系统帮助当地公用事业公司提高电网的成本效益、可靠性、弹性和安全性？
许多地区的电网承受着越来越大的压力。一些电网资产正在老化，间歇性的可再生能源产生越来越多的电力，需要更多的负载平衡。恶劣天气的发生率正在上升。这些趋势正使输电系统中的瓶颈和阻塞点更加严重，导致产生更高的成本，并且有可能增加当地的停电次数。
许多公用事业公司正在积极采取行动，以提高电网可靠性和弹性。一些公用事业公司已经实施了所谓的需求响应计划，鼓励客户在高峰需求期间降低能耗。同样，公用事业公司正在寻求全面的电网现代化计划，以增加容量并加强电网安全。一些公用事业公司正在大力投资公用事业规模的储能解决方案，将大型电池储能系统部署在发电厂和输电线路附近以及变电站中，以降低成本，并提高可靠性。
随着越来越多的用户投资于用户侧住宅储能系统，公用事业将获得平衡能源需求和供应的另一个潜在杠杆。住宅电池储能系统可以连接在一起供电，可以为电网提供支持服务，就像公用事业公司目前使用需求响应程序和辅助服务资源一样。由于电池储能系统已经部署到位，调度住宅储能的边际成本可能很低。这将有助于公用事业公司避免代价高昂的补救措施，如启动效率低下的峰值电厂或建立可能不经常使用的额外电网基础设施。
将住宅储能系统集成到高效可调度的电网中并不容易。但有证据表明这是可以做到的。美国一些州已经启动了试点项目，让公用事业公司为在电力系统供电紧张时使用一些储存电力，并为这些住宅用户支付电力费用。
为了支持市场发展，监管机构和公用事业公司需要评估住宅电池作储能系统如何以及在何处支持电网（例如，通过确定馈线层的容量限制），并将其评估纳入公用事业的资源和电网规划方法。监管机构还可以考虑微调电池的速率结构和其他补偿机制，并思考如何将电池储能系统集成到系统设计中。同样，住宅储能的电网运营商需要确保客户已经购买和使用电池来支持电网，并向当地公用事业公司证明这些用户侧储能系统是可靠的，并且当电力网络需要支持时提供电力。
绘制住宅储能增长图
在过去的四年中，美国的住宅储能系统的部署每年大幅增长，增长率超过200%，预计将会继续快速增长（图表1）。2018年，住宅储能系统甚至首次超过公用事业规模的储能系统，这反映出客户正致力于拥有自己的高价值储能系统。
有几个因素促成了住宅储能系统的快速发展：
•成本下降。从2012年到2017年，住宅储能系统的成本每年下降超过15％。
•增加中断风险。每当飓风或风暴袭来时，电池储能系统的安装率都会急剧上升。因此，像佛罗里达州和德克萨斯州这样受到风暴影响的州已经看到住宅电池储能系统的加速采用。同样，加州野火多发地区的住宅用户已开始安装电池储能系统以确保可靠性。
•电力费率结构。一些公用事业公司根据使用时间（TOU）费率制定电力价格，其电力价格根据一天中的时间推移而变化。配备电池储能系统的住宅用户现在可以使用储能系统最大限度地减少在高峰时期消耗的电能。
•太阳能+储能项目的好处。太阳能+储能项目的安装成本更低，在调整需求和供应以反映市场价格方面具有更大的灵活性，与独立部署的储能系统相比，太阳能+储能项目的成本可能降低25%以上。
•激励措施。政府为住宅储能系统提供的激励措施可能很具吸引力。住宅太阳能+储能项目符合美国联邦投资税收抵免的条件，这可以使项目的安装成本降低30％。像加利福尼亚州的自发激励计划这样的激励措施可以为住宅用户的典型住宅储能系统节省1,600至2,500美元。
•支付电网服务费用。最近，一些地方公用事业公司已经制定了一些计划，向住宅储能业主支付在峰值需求期间从电池储能系统向电网供电的费用（图2）。作为回报，客户会得到一定补偿，例如减少电力费用单。这些“自带电池”项目已经在马萨诸塞州、罗德岛州和佛蒙特州部署。
住宅储能系统已经吸引了20%以上的美国住宅用户（见图3）。随着制造商降低电池的成本，该市场将会显著扩大，储能厂商商将获得更多的经验和规模，以降低安装成本。因此，预计住宅储能市场将持续强劲增长。到2023年，住宅储能系统的部署容量可能超过2900MWh。
电网上的住宅储能资源越多，电网整合就越有价值。因此，美国几个州正在试验实施住宅储能的电网整合计划。马萨诸塞州和纽约州正在制定“清洁峰值”政策，以促进住宅储能系统的部署，以满足峰值需求。从2020年开始，根据该州建筑节能标准第24条，加利福尼亚州将要求在该州新建住宅安装太阳能发电系统，并鼓励建筑商部署电池储能系统。
公用事业公司也在不断地进行试点。National Grid公司为客户参加其自带电池计划提供了财政激励。Liberty Utilities公司最近启动了一个试点项目，每月向客户收取少量费用，该公司为其安装住宅储能系统。ISO New England与住宅太阳能和能源服务商Sunrun公司签订了一份部署住宅太阳能+储能系统的合同，为容量市场增加资源。
展望未来：从住宅储能中释放更多价值
随着住宅电池储能系统增加部署，这些住宅储能资产将获得一定的规模和密度，以提供以多种方式创造价值的电网服务：
•降低本地电网的峰值负载，并优化单个电路负载，可以使本地节点更安全、更可靠，并允许公用事业公司推迟一些资本升级。
•减少电力供应瓶颈地区的峰值能源需求，可以降低能源成本。
•提高电源质量，并保护并网设备免受电压尖峰等干扰，可以延长设备的使用寿命。
然而，在住宅储能系统可以实现提供电网服务的潜力之前，需要进行一些改变：
•客户需要确信他们的电池储能系统在使用时是可靠的，即使储能系统也用于电网服务。
•分布式能源资源（DER）聚合器表明住宅电池储能系统的可靠程度。
•公用事业公司需要开发工具（或与聚合器协作），以预测这些电池何时何地可供电网使用。
•监管机构需要制定费率结构，以最大限度地降低系统平均成本，创造激励措施，将住宅电池集成到有价值的电网中，避免对资本丰富的客户进行重复补贴（见图4）。
为了开始这一旅程，公用事业公司和住宅储能供应商可以建立伙伴关系，优先考虑在电网供应最紧张的地区采用住宅电池储能系统。同样，在调度软件需求上的协作可以显著降低系统集成成本。
随着储能系统价格的下降和价值的增加，美国住宅用户每年都会安装更多的住宅储能系统。这些住宅存储系统对本地电网运营商而言可能具有惊人的价值。其成功的整合将需要所有相关利益相关者、公用事业公司、业主、住宅存储供应商和监管机构合作，以提高电网经济性、可靠性和安全性。决定利用已安装的住宅储能资源的地区可能会发现这种意想不到的资源，可以帮助所有公用事业客户从储能技术中获益。
来源：中国储能网 刘伯洵
