文/王 婷

德國(guó)商業(yè)化的電能市場(chǎng)

文/王 婷

“在商業(yè)化運(yùn)作之前，這些儲(chǔ)能服務(wù)提供商需要先滿(mǎn)足輸電企業(yè)的安全要求，從而證明自己能夠安全有效地進(jìn)行調(diào)頻服務(wù)后，才能接入全國(guó)高壓電網(wǎng)的一次調(diào)頻市場(chǎng)?！钡聡?guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署儲(chǔ)能與燃料電池項(xiàng)目高級(jí)經(jīng)理霍特哈希爾（Tobias Rothacher）對(duì)媒體解釋。

德國(guó)是歐洲最大經(jīng)濟(jì)體，全球國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值第四大國(guó)（國(guó)際匯率），以及國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值第五大國(guó)（購(gòu)買(mǎi)力平價(jià)）。自從工業(yè)革命時(shí)期以后，德國(guó)一直是日益全球化的經(jīng)濟(jì)的先驅(qū)、創(chuàng)新者和受益者。德國(guó)的經(jīng)濟(jì)政策基于社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的概念，是歐盟和歐元區(qū)的創(chuàng)始成員之一。憑借其在2012年1.516萬(wàn)億美元的出口額，德國(guó)成為世界第三大出口國(guó)；出口額占超過(guò)三分之一的國(guó)家輸出。在2013年，德國(guó)在全球取得了2,700億美元的貿(mào)易順差，成為全球最大的資本輸出國(guó)。

德國(guó)在電能市場(chǎng)上一直遵循“廠網(wǎng)分開(kāi)”和交易機(jī)構(gòu)獨(dú)立原則的電力市場(chǎng)，輸電企業(yè)既不可以從事發(fā)電業(yè)務(wù)，也不可成為交易商。

但是，它們依然要負(fù)責(zé)電網(wǎng)頻率的調(diào)度，從而維護(hù)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。因此，它們要么得在調(diào)頻市場(chǎng)進(jìn)行電力交易，從而對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)充放電；要么得增加硬件投資，例如購(gòu)買(mǎi)變壓器，或者擴(kuò)充電網(wǎng)。

調(diào)頻市場(chǎng)通過(guò)網(wǎng)上公開(kāi)拍賣(mài)的形式進(jìn)行，而輸電企業(yè)可在這里交易未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)所需的充放電服務(wù)。其中，一次調(diào)頻市場(chǎng)對(duì)技術(shù)的要求頗高，它要求服務(wù)商能在輸電企業(yè)發(fā)出調(diào)頻需求的30秒鐘之內(nèi)作出反應(yīng)。這種實(shí)時(shí)需求的特性，吸引了電池儲(chǔ)能技術(shù)提供商的興趣。

歐洲的一次調(diào)頻市場(chǎng)每周進(jìn)行一次網(wǎng)上拍賣(mài)，傳統(tǒng)上來(lái)說(shuō)，發(fā)電站會(huì)預(yù)留一些發(fā)電設(shè)備，從而為電網(wǎng)提供充放電服務(wù)；或者，電力服務(wù)公司會(huì)整合工業(yè)用戶(hù)的資源，從而為電網(wǎng)提供充放電的商業(yè)化服務(wù)。但是，既然輸電企業(yè)的電網(wǎng)有充放電的需求，為什么不用電池來(lái)實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)服務(wù)呢？

電池儲(chǔ)能提供者在贏得輸電企業(yè)標(biāo)的后，將在未來(lái)一周為輸電企業(yè)預(yù)留足夠電池容量。當(dāng)這些電池接到輸電企業(yè)的充放電指令時(shí)，電池設(shè)備就可以自動(dòng)進(jìn)行相關(guān)操作。

伴隨著日益增加的研發(fā)投入，作為儲(chǔ)能介質(zhì)的電池價(jià)格大幅降低；與此同時(shí)，電網(wǎng)技術(shù)亦不斷提高，這讓電池儲(chǔ)能的商業(yè)化運(yùn)作成為可能，進(jìn)而讓電網(wǎng)得以更好地平衡光伏、太陽(yáng)能等可再生能源所帶來(lái)的波動(dòng)性，讓可再生能源更大比例地接入電網(wǎng)。

搶灘電網(wǎng)市場(chǎng)

以科技企業(yè)Younicos為例，它并非電池生產(chǎn)企業(yè)，而是從市場(chǎng)上采購(gòu)電池，再自行設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)。這套設(shè)備可以將充放電的反應(yīng)速度提高到200毫秒（即0.2秒）之內(nèi)。

“除了提高電池反應(yīng)速度以滿(mǎn)足電網(wǎng)的穩(wěn)定性要求外，還可以通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，以?xún)?yōu)化電池的工作環(huán)境，從而提高電池的壽命?！盰ounicos公關(guān)經(jīng)理赫瑟曼澤（Philip Hiersemenzel）對(duì)媒體表示，“因此，同樣是三星的鋰電池，但考慮到電池在不同工作環(huán)境下的狀態(tài)差異，三星給了我們20年的電池?fù)?dān)保，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于它為電動(dòng)汽車(chē)企業(yè)提供的擔(dān)保期限?！?/p>

除了科技新秀Younicos，德國(guó)電力電子巨頭博世（Bosch）以及德國(guó)能源提供商Wemag等，均通過(guò)鋰電池或鉛酸電池技術(shù)，涉足一次調(diào)頻市場(chǎng)。

根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署數(shù)據(jù)，德國(guó)本土一次調(diào)頻市場(chǎng)在過(guò)去四年的周均價(jià)為3200歐元/MW。德國(guó)一次調(diào)頻市場(chǎng)的電力交易量為570MW，歐洲市場(chǎng)更是達(dá)到3000MW。

然而，電池儲(chǔ)能服務(wù)提供商在這一市場(chǎng)的容量，則是從2012年的1MW激增到2014年的22MW，仍有較大的增長(zhǎng)空間。

“在商業(yè)化運(yùn)作之前，這些儲(chǔ)能服務(wù)提供商需要先滿(mǎn)足輸電企業(yè)的安全要求，從而證明自己能夠安全有效地進(jìn)行調(diào)頻服務(wù)后，才能接入全國(guó)高壓電網(wǎng)的一次調(diào)頻市場(chǎng)?！钡聡?guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署儲(chǔ)能與燃料電池項(xiàng)目高級(jí)經(jīng)理霍特哈希爾（Tobias Rothacher）對(duì)媒體解釋。因此，這些電池儲(chǔ)能服務(wù)商需要與輸電企業(yè)之間進(jìn)行緊密的研發(fā)調(diào)試配合。

然而，這些儲(chǔ)能企業(yè)關(guān)注的不僅僅是這個(gè)“現(xiàn)成”的一次調(diào)頻市場(chǎng)，它們更將目光瞄準(zhǔn)了連接可再生能源的微電網(wǎng)系統(tǒng)。

由于當(dāng)前的微電網(wǎng)系統(tǒng)主要靠柴油或汽油發(fā)電機(jī)維持電壓和頻率的穩(wěn)定，因此可再生能源僅占電力總量的15%～30%。

宣布放棄核能的德國(guó)，計(jì)劃到2020年將可再生能源比重提高到35%，并在2050年提高到80%。

這一政策目標(biāo)為儲(chǔ)能技術(shù)企業(yè)提供了廣闊市場(chǎng)前景，它們紛紛設(shè)立實(shí)驗(yàn)室或示范性項(xiàng)目，一邊累積實(shí)際數(shù)據(jù)以進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備，一邊用軟件模擬效果說(shuō)服潛在的客戶(hù)，從而成為可再生能源的緩沖器。

以Younicos為例，它在柏林Adlershof科學(xué)園的實(shí)驗(yàn)室里，配備了1組1MW/6MWh的納硫電池、1組200kW/200kWh的鋰離子電池、1組兆瓦級(jí)的智能交頻器、 1個(gè)可接入天氣數(shù)據(jù)的能源管理設(shè)備、1臺(tái)1MW的柴油發(fā)電機(jī)、1個(gè)14公里的中壓配電網(wǎng)，以及風(fēng)能光伏發(fā)電器與能源消費(fèi)者的模擬器。

通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里的設(shè)備組合，Younicos可以根據(jù)不同地區(qū)的實(shí)際情況，模擬出實(shí)時(shí)的發(fā)電與用電情況，從而設(shè)計(jì)商業(yè)模式。

他們堅(jiān)信自己的電池管理能力和交頻器設(shè)備量可以幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)100%的可再生能源并網(wǎng)。

此外，大型電池儲(chǔ)能提供商還在開(kāi)發(fā)包括租賃在內(nèi)的新商業(yè)模式。在這個(gè)模式下，一個(gè)小區(qū)分散化的剩余發(fā)電量可以集中儲(chǔ)存到一個(gè)電池中，從而給終端用戶(hù)提供電力服務(wù)。這個(gè)概念目前正在曼海姆等地進(jìn)行測(cè)試，SolVer、Strombank、Adstec等公司正涉足這種小區(qū)儲(chǔ)存市場(chǎng)。

除了調(diào)頻市場(chǎng)，調(diào)峰市場(chǎng)亦被資本市場(chǎng)看好。

傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)用抽水的方式，利用剩余的電量將水抽至高位蓄存，并在用電時(shí)利用水的勢(shì)能發(fā)電。根據(jù)美國(guó)能源部2013年12月發(fā)布的報(bào)告，美國(guó)的電網(wǎng)儲(chǔ)電裝機(jī)容量為24.6GW，約占發(fā)電量的2.3%，其中95%為抽水蓄能。

然而，風(fēng)投涌動(dòng)的美國(guó)市場(chǎng)在儲(chǔ)能法案與公私聯(lián)營(yíng)項(xiàng)目的推動(dòng)下，電池儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展十分迅猛。在非抽水蓄能的1.2GW裝機(jī)容量中，有26%為電池儲(chǔ)能，約為304MW裝機(jī)容量。

相比之下，國(guó)際電池儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展水平則明顯滯后。

根據(jù)2013年6月的彭博儲(chǔ)能市場(chǎng)觀察報(bào)告，意大利電池儲(chǔ)能的裝機(jī)目標(biāo)容量為75MW，日本為30MW，韓國(guó)為154MW。

而美國(guó)市場(chǎng)與技術(shù)的突飛猛進(jìn)，正拉動(dòng)其他工業(yè)國(guó)的電池儲(chǔ)能發(fā)展。以Younicos為例，這家發(fā)源于德國(guó)的企業(yè)，在2014年兼并了美國(guó)電池儲(chǔ)能技術(shù)公司Xtreme Power，從而獲得了后者在夏威夷的兆瓦級(jí)儲(chǔ)能管理經(jīng)驗(yàn)，和在得克薩斯的36兆瓦級(jí)風(fēng)電儲(chǔ)存智能電網(wǎng)管理經(jīng)驗(yàn)。

德國(guó)成為全球最大的資本輸出國(guó)

補(bǔ)貼轉(zhuǎn)向家庭儲(chǔ)能

在金融危機(jī)前全球光伏產(chǎn)能激增，與金融危機(jī)后光伏市場(chǎng)需求量降低的雙重推動(dòng)下，德國(guó)從2009年開(kāi)始，家庭屋頂太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格直線下降。

德國(guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署推算，以緬因河畔的法蘭克福地區(qū)為例，家庭屋頂太陽(yáng)能發(fā)電在2011年初實(shí)現(xiàn)“電網(wǎng)平價(jià)”，即家庭太陽(yáng)能發(fā)電價(jià)格與家庭電網(wǎng)購(gòu)電價(jià)格持平。

當(dāng)時(shí)，居民電價(jià)約為0.25歐元/千瓦時(shí)?？紤]到光照時(shí)間和家庭用電時(shí)間錯(cuò)開(kāi)，德國(guó)居民的家庭發(fā)電量?jī)H占用電量的30%，其余用度需從電網(wǎng)購(gòu)買(mǎi)。但由于德國(guó)采取了包括提前廢止核電在內(nèi)的一系列能源轉(zhuǎn)型舉措，德國(guó)電價(jià)持續(xù)上漲。

與此同時(shí)，德國(guó)的并網(wǎng)補(bǔ)貼自2009年后也大幅減少。以裝機(jī)容量30kW的居民屋頂項(xiàng)目為例，并網(wǎng)補(bǔ)貼價(jià)格從2004年0.57歐元/千瓦時(shí)的歷史高位，一路降低到2014年的0.12歐元/千瓦時(shí)。這使得居民一方面要面對(duì)持續(xù)增長(zhǎng)的購(gòu)電電費(fèi)，一方面要面對(duì)持續(xù)走低的自發(fā)電并網(wǎng)補(bǔ)貼。

幸運(yùn)的是，由于電池技術(shù)的突破，以及電池生產(chǎn)出現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，電池價(jià)格亦大幅跳水。

國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)（IRENA）今年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，電池價(jià)格自2011年至今已降低50%，并有望在2020年相較今天再降低50%以上。

并網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼逐步淡出的德國(guó)，開(kāi)始將補(bǔ)貼政策轉(zhuǎn)向?qū)﹄姵貎?chǔ)能系統(tǒng)的補(bǔ)貼。

2013年5月，德國(guó)政府通過(guò)政策性銀行——德國(guó)復(fù)興信貸銀行（KfW）對(duì)家用太陽(yáng)能電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)貼。

KfW截至2015年的數(shù)據(jù)顯示，2013年至2014年，德國(guó)光伏發(fā)電電池儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)數(shù)量增長(zhǎng)率超過(guò)50%，并在2015年4月達(dá)到1萬(wàn)余套。目前，德國(guó)家庭光伏發(fā)電裝機(jī)數(shù)量有150萬(wàn)套。

歐盟委員會(huì)估計(jì)，如果家庭光伏發(fā)電系統(tǒng)的峰值功率為1.5kWp，儲(chǔ)電時(shí)間2小時(shí)，即3千瓦時(shí)的電池，可將自產(chǎn)光伏電量占家庭耗電量的比重，從原先的30%提高到45%到75%。因此，德國(guó)聯(lián)邦外貿(mào)與投資署預(yù)計(jì)，2016年家庭光伏發(fā)電與電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將達(dá)到“電池平價(jià)”，即光伏發(fā)電費(fèi)用加電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本價(jià)與居民購(gòu)電價(jià)格持平，約為0.32歐元/千瓦時(shí)。

德國(guó)輸電企業(yè)不可以從事發(fā)電業(yè)務(wù)

德國(guó)電力電子巨頭博世

光伏發(fā)電設(shè)備

德國(guó)、意大利之外的其他歐盟國(guó)家，在實(shí)現(xiàn)“電網(wǎng)平價(jià)”后，也紛紛采取淡出并網(wǎng)補(bǔ)貼的政策。

分析公司IHS在2014年發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球家庭光伏發(fā)電電池儲(chǔ)能裝機(jī)容量，將從2014年的90MW增長(zhǎng)至2018年的900MW，其主要增長(zhǎng)市場(chǎng)為德國(guó)、意大利與英國(guó)。電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)軍者特斯拉也在2015年4月，推出7千瓦時(shí)與10千瓦時(shí)兩個(gè)版本的低成本家用電池產(chǎn)品Powerwall。

歐盟委員會(huì)在2015年7月發(fā)布的報(bào)告亦顯示，這種鼓勵(lì)家用光伏儲(chǔ)能設(shè)備的政策，也有助于提高電動(dòng)汽車(chē)的使用率。來(lái)自移動(dòng)儲(chǔ)能市場(chǎng)和固定儲(chǔ)能市場(chǎng)的雙向利好，使得電池價(jià)格降低與電池工廠投資相互促進(jìn)。特斯拉亦在2015年3月宣布，在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州建立電池工廠Gigafactory。預(yù)計(jì)2020年建成時(shí)，其年電池產(chǎn)量將達(dá)到35GWh。

除了居民光伏電池儲(chǔ)能市場(chǎng)，一些公司也開(kāi)始瞄準(zhǔn)工廠這一類(lèi)耗電大戶(hù)。通用電氣公司（GE）在柏林的混合電站是用電池和儲(chǔ)熱設(shè)備兩種儲(chǔ)能介質(zhì)，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)和光伏發(fā)電兩種發(fā)電模式進(jìn)行優(yōu)化，從而調(diào)節(jié)自己工廠的峰谷用電。目前，這套設(shè)備仍在測(cè)試階段，尚未完成一個(gè)年度生產(chǎn)周期。

Tips

德國(guó)電力工業(yè)

德國(guó)是世界上電力工業(yè)較發(fā)達(dá)的國(guó)家之一。1983年民主德國(guó)的總裝機(jī)容量為2072萬(wàn)千瓦，居世界第17位；總發(fā)電量為1050億千瓦時(shí)，居世界第15位。聯(lián)邦德國(guó)1989年的總裝機(jī)容量為9821.5萬(wàn)千瓦時(shí)，居世界第7位；總發(fā)電量為4409億千瓦時(shí)，居世界第6位。兩德合并后裝機(jī)容量與年發(fā)電量均占世界第5位。德國(guó)的電價(jià)主要分為兩大類(lèi)：①法定電價(jià)，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)由政府規(guī)定,適用于1千伏以下家庭、農(nóng)業(yè)及商業(yè)等低壓用戶(hù)；②特約電價(jià)，適用于工業(yè)和公共設(shè)施等高壓用戶(hù)。