【国际电力市场观察】美国非抽蓄储能产业发展分析及启示
编者按：国网能源院企业战略研究所围绕国外电力行业市场化改革与市场建设的热点难点问题，主要聚焦于国外电力体制改革历程、电力行业结构演变、电力市场相关政策规则、电力市场模式与机制、电力市场运行情况、电力市场发展趋势等方面，通过对国内外电力市场化改革的最新进展和重大事件进行跟踪和分析，研究改革的发展趋势和规律，为进一步深化我国电力体制改革和电力市场建设提供借鉴和参考。本专栏将围绕国际电力市场的基本模式、最新动态、热点问题、趋势分析、规律研判等方面展开，结合相关成果和研究思考与读者进行交流分享。
文章导读：储能是可再生能源高占比能源系统的重要组成部分，我国已逐步将发展储能纳入能源、电力发展规划。美国非抽蓄储能产业经过多年发展已相对成熟，形成清晰的技术选型路线和有效的商业模式，整个产业已具备规模化和经济效应；美国政府也出台配套了一系列政策，推动相关市场发展。相比之下，我国非抽蓄储能产业尚处发展初期，美国经验具有一定的借鉴价值。本文重点分析了美国非抽蓄储能的技术路线、商业模式和产业扶持政策，提出了对我国非抽蓄储能行业发展的启示和建议。
美国非抽蓄储能产业发展
分析及启示
执笔人：曲昊源1、杨捷2、唐程辉1
1.国网能源院 企业战略研究所
2.国网能源院 能源战略与规划研究所
一、美国非抽蓄储能技术路线
电化学储能技术（以锂离子电池、铅蓄电池、液流电池为代表）、储热技术（以太阳能光热发电为代表）是美国非抽蓄储能的主要技术类型，其中锂离子电池是美国目前较为成熟的主流技术和发展重点。
综合对比技术与经济指标、产业应用情况，关于电化学储能技术：锂离子电池综合性能较好，应用场景综合，成本下降较快，装机占比大，未来仍将是美国储能产业发展的重点；铅蓄电池性能较差，应用场景受限，成本下降空间小，装机占比小，传统铅蓄电池将逐渐被取代，铅炭电池性能有所提升但竞争力有限；液流电池技术成熟度、商业化程度较低，装机占比小，短期内大规模应用可能性不高。关于储热技术：太阳能光热发电是唯一可同时实现友好并网与有效调峰的可再生能源发电技术，调节性能良好，是美国应用规模最大、最为成熟的储热技术，但受投资成本和占地面积所限，大规模应用仍需大幅降低成本和依靠政策支持。
美国非抽蓄储能产业商业化运营已较为成熟，不同应用场景下收益来源多样化，可叠加提供相对稳定的收益保障。
电网侧储能。项目初始投资较大、收益率较低，投资回报周期较长，收益以延缓输配电网升级、辅助服务收益为主。由于缺少面向用户的服务，盈利模式具有局限性，通常由电网公司直接投资。如美国纽约市供电企业联合爱迪生公司配置65兆瓦/175兆瓦时储能系统延缓布鲁克林区和皇后区变电站的升级改造，投资成本1.1亿美元，年运营成本221万美元，年收益982万美元，投资回收期达18年，年化收益率为3.3%。
工商业用户侧储能。项目投资成本相对较低、收益率较高，投资回报周期较短，收益主要以节省需量电费为主，其他时段通过参与电网辅助服务和提供系统容量服务赢取更多利润。如美国加州旧金山某工商业用户配置140千瓦/560千瓦时储能系统，投资成本36万美元，年运营成本0.5万美元，年收益6.7万美元，投资回收期为6年，年化收益率为11.3%。
分布式光伏+储能。项目投资成本非常低、收益率非常高，投资回报周期短，收益来源为政府补贴和通过自发电降低用电成本带来的收益，此外还可通过为电网提供调频辅助服务获得收益。如美国加州屋顶光伏用户配置2千瓦/4千瓦时储能系统，投资成本2800美元，年运营成本60美元，年化政府补贴300美元，年收益830美元，投资回收期为4年，年化收益率为24.4%。
二、美国对非抽蓄储能产业的扶持政策
近年来，美国出台多项政策积极鼓励储能项目的研发、示范与应用。
财政支持方面，运用税收减免、投资补贴等方式。联邦政府层面，针对配备储能的光伏发电系统出台投资税收减免（ITC）和成本加速折旧（MACRS）政策。州政府层面，以加州自发电激励计划（SGIP）为代表，2011年将储能纳入补贴范围，目前对电化学储能项目的补贴标准为每瓦·时0.18-0.5美元。
配置目标方面，州政府设立储能发展目标，实施储能强制目标采购计划。加州自2013年起实施公用事业公司储能强制采购计划，确定了2020年前完成132.5万千瓦储能采购的目标。2018年1月，纽约州宣布将在2025年前部署150万千瓦的储能设施。此外，俄勒冈、马萨诸塞等州也制定并发布了储能采购目标计划。
技术研发方面，向重点研发和示范项目提供资金资助。通过《美国复苏与再投资法案》（APPA）向16个储能示范项目资助1.85亿美元。美国能源部高级研究项目中心（ARPA-E）每年向储能研发与示范项目提供资助，2018年预算上限达3000万美元。
市场机制方面，根据储能的物理特性优化完善市场机制。美国联邦能源监管委员会（FERC）陆续出台890号法令（2007年）、755号法令（2011年）、784号法令（2013年）和792号法令（2013年），允许储能在电力市场中提供辅助服务，要求各市场按照不同调频电源类型的调频服务效果支付补偿费用。2018年2月，通过841号法令，要求各电力市场运营机构研究制定储能参与电力市场的相关规则，消除储能资源参与电力市场的障碍。
三、相关启示
相比美国，我国储能产业尚处发展初期，需加速相关政策的出台实施。
一是出台相关财政支持政策。对关键储能技术、材料、装备研发以及用户侧储能投资试点等给予税收减免和投资补贴，引导社会投资聚集，促进技术和商业模式创新，提升产业竞争力。
二是建立储能参与的市场机制。加快推动电力现货市场建设，形成分时电能价格信号。完善电力辅助服务市场体系，优化调频补偿机制，允许储能提供相应服务并获得回报。
三是开展储能配置标准研究。选择新能源高占比地区，明确一定比例的储能配置目标，通过新能源与储能联合优化运行，进一步促进新能源消纳，提升电力系统运行安全性。
专家介绍
曲昊源，国网能源院企业战略研究所改革与市场研究室研究员。主要从事电力市场、辅助服务市场、电力体制改革等领域的研究，熟悉欧洲、美国等国外电力市场设计。连续三年主笔《国内外电力市场化改革分析报告》。曾主持、参与多项政府有关部门的委托项目以及国家电网有限公司重大科技项目、重大战略课题、管理咨询项目等的研究与管理工作，多次获得国家电网有限公司软科学成果奖。
杨捷，博士，国网能源院能源战略与规划研究所研究员。主要从事能源战略、能源电力规划、能源新技术等领域研究。参与国家电网公司“十三五”、“十四五”电力规划，以及抽水蓄能中长期发展研究等工作。作为负责人或主笔人完成国家能源局委托项目、国家电网有限公司十大战略课题等能源领域重大课题研究。曾获中国产学研合作创新成果奖、中国企业改革发展优秀成果、国家电网有限公司优秀调研成果等奖项。
唐程辉，工学博士，国网能源院企业战略研究所研究员。研究方向为电力体制改革、电力市场等，完成多项政府委托及国网公司科研项目，以第一作者在IEEE汇刊、Applied Energy、电力系统自动化、电工技术学报等国内外知名期刊发表学术论文。
团队简介：企业战略研究所（以下简称战略所）成立于2009年，原名为企业战略与管理咨询研究所，2010年12月单独设立企业战略研究所，是国网能源院核心研究所之一。经过多年实践和积累，在企业发展战略与规划、体制改革与电力市场、企业国际化发展等领域已形成显著优势，培养造就了一支专业素质高、研究能力强的研究咨询队伍。战略所内设企业战略规划研究室、改革与市场研究室、国际化发展研究室，共有32名员工，平均年龄32岁，其中博士27人，硕士5人，具有高级职称12人，国家电网公司优秀专家人才后备3人，是一只充满活力、善于思考、凝聚力强的团队。曾获得“2010年度国家电网公司先进党支部”、“2011-2012年度国家电网公司科技工作先进集体”、“2018年度国家电网有限公司先进班组”、国网能源院“2011-2017年度先进集体”以及“课题攻关党员先锋团队”等称号。2016年，设立“马莉劳模创新工作室”。
国网能源院能源战略与规划研究所于2009年10月成立，前身为国家电力公司动力经济研究中心电源与环境经济研究所。部门紧扣国家能源发展形势与战略布局，立足能源电力前沿领域，经过多年的理论探索与实践积累，逐步形成了以能源电力规划为核心，以能源转型理论认知创新和实验室软硬件建设为重点，布局中国能源战略、能源电力规划、能源环境政策分析及区域综合能源系统四大研究业务方向的“一核、两翼、四支柱”发展思路和业务布局。研究领域包括全球能源格局及中国能源战略、能源电力规划、电力系统源网荷储协调发展、清洁能源并网与消纳分析、生态文明下电网绿色发展与政策评估研究以及区域综合能源系统等研究。负责《中国电源发展分析报告》的策划、研究、编制与发布等工作。牵头负责能源电力规划实验室开发、建设及运营管理。迄今开展研究项目530余项，其中政府委托项目55项、国家电网公司各类项目210余项。获得各类奖项117项，其中国家能源局软科学研究优秀成果奖10项、北京市科技进步奖2项、国网公司科技进步及软科学奖17项；公开发表期刊论文180余篇，出版专著20部。
往期回顾
编辑：杨彪
审核：蒋东方
根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、微信公众号转载、摘编《中国电力》编辑部的作品，转载时要包含本微信号名称、二维码等关键信息，在文首注明《中国电力》原创。个人请按本微信原文转发、分享。欢迎大家转载分享。