索比光伏网
我要投稿
长时储能委员会研究报告：长时储能标定性准的政策评估摘要
摘要
长时储能系统为世界各国实现安全、可靠和负担得起的脱碳电网提供了一种灵活的能源。虽然目前促进储能行业快速发展的政策框架有限，但一些国家也制定一系列经过时间考验的政策，可以实现这种新能源的快速大规模制造和部署。而现在就需要政策制定者和监管机构采取行动，加快走上净零之旅。
可再生能源将在电网脱碳和提高能源安全方面发挥关键作用，但这种大规模转型需要新的灵活性来源，以确保可靠的能源供应。而在全球范围内，对于能源转型有越来越多的叙述，例如气候变化、能源安全、经济可行性，而摆脱石油、天然气和煤炭等化石燃料能源的依赖被视为一种实现这些目标的重要手段。然而，替代这些能源以及它们提供的可调度性，不会像在电力系统 中增加可再生发电量那样简单。而全球各国需要与低碳社会相适应的新的灵活性来源。
低碳灵活性能源有多种来源，其中包括需求响应、电网扩展和优化，以及具有不同持续时间的储能系统。能源的组合因地区而异，但实现净零能源的途径将需要结合这些灵活性能源。随着终端用户的不同细分市场的用电方式以及可再生能源发电方式的变化越来越大，电力系统价值链需要重新适应。储能系统将用于在任何给定时间提高电力系统的低碳调度能力，无论是需要短时提供的大量能量来满足频率变化，还是需要及时提供大量能量以实现最佳使用。
长时储能系统将通过以灵活、低碳、低成本的方式存储和提供能源，在实现净零排放方面发挥关键作用。长时储能技术能够以成本最优的方式长期存储电力，其持续时间从12小时到长达一周不等，从而填补了电池储能系统和季节性储能系统之间的空白。从长远来看，长时储能(LDES)可以为长期供电不足或采用更多的可再生能源电力提供保障，而在短期内，储能系统可以作为保障措施，以防止电力价格上涨，例如当今世界许多国家和地区的消费者所经历的这种情况。因此，长时储能(LDES)可以直接促进能源转型的三个必要性——推动更高的安全性、可负担性、更低的碳排放。
然而，目前部署的长时储能(LDES)并不具备实现净零目标所需的规模，并且面临众多障碍，并且几乎没有政策支持来克服这些障碍，以推动该行业的快速发展。大多数长时储能(LDES)技术处于早期阶段，商业部署规模有限。其大规模部署的障碍包括政策环境的不确定性、资产类别的监管定义不精确、初始项目成本高、客户和投资者对风险的认知提高、项目收入确定性有限以及有形基础设施的限制。而克服这些障碍需要全面的政策支持。
长时储能委员会发布的这份报告首次汇集了一个整体的政策解决方案框架和一系列选项来促进长时储能行业的发展。该报告探讨了三种广泛的支持类型，每种类型都有不同的预期结果：
•长期市场信号通过规划、目标、碳排放定价等为电力系统的发展轨迹提供信息，为长时储能(LDES)客户和项目开发商提供长期愿景；
•收入机制通过增加收入和确定性来提高长时储能项目的可行性；
•直接的技术支持和扶持措施为获取和采用长时储能技术创造了途径。
政策制定者有大量经过充分检验的政策可供考虑。该报告系统地评估了各种政策提高项目可行性的能力、实施的相对容易程度以及在为行业和社会释放价值方面的长期有效性：
•就长期市场信号而言，储能部署容量目标、采购目标以及将储能系统纳入电网规划工作将是关键。与传统形式的化石燃料灵活性相比，碳排放定价和化石燃料补贴的取消将提供公平的竞争环境。
•收入机制在提高客户和投资者的项目财务可行性方面最为有效，包括既能增加收入又能提供长期收入确定性的机制，例如差价合约、上限和下限、每小时能源属性证书、电力采购协议(特别是全天候清洁能源电力采购协议）和受监管的资产基础。
•直接的技术支持和扶持措施也可以通过公私合作伙伴关系、赠款和激励措施以及有针对性的招标形式来促进增长，以加速早期项目及其所需的基础设施。此外，需要扩展招标、标准和规则中对储能系统的原有定义，并更加灵活地包括长时储能(LDES)。
为长时储能(LDES)建立本地市场的成功方法可能需要制定多种政策来推动长时储能系统的近期和长期采用。其支持水平和适用的政策类型将随着长时储能(LDES)行业的成熟自然而然地演变，支持其他清洁能源技术的政策也是如此（例如，德国屋顶光伏上网电价和英国海上风电的差价合约拍卖）。
随着电力系统的脱碳和长时储能(LDES)部署日益广泛，也可能开发出全新的市场结构，而现有的市场运作框架可能变得不那么相关。然而需要注意的是，这些机制不能替代电网平衡和日前市场中完善的定价信号，以促进储能资产的有效参与。随着新技术的出现和发展，定期审查和修订规则和标准对于消除障碍和保持公平竞争环境非常重要。随着成本的下降和风险偏好的提高，长时储能收入机制可能会随着时间的推移而逐步淘汰或缩减。
长时储能(LDES) 大规模部署所带来的节约可能超过实施政策的成本。长时储能(LDES)提高了现有可再生能源的整体利用率，并且不用再建设和改造将电力输送到负载中心的电力基础设施。这种利用率的提高减少了备用峰值功率容量或额外电网扩展所需的投资。如果支持政策设计得当，可以节约更多的成本，甚至考虑了这些解决方案实现商业化减少的碳排放或创造就业和经济增长的社会经济效益。
走上净零之旅以及长时储能(LDES)在这一转型中的作用将有许多不同的轨迹，这取决于当地电力市场结构、资源组合和能源转型目标。政策行动的紧迫性将取决于各种因素，例如现有丰富的灵活性资源（如水电资源、与邻近电网的互连能力等）、可再生能源的普及程度以及能源转型的目标。每一次部署长时储能系统可能都始于对随时间变化的灵活性需求的理解，以可靠地满足电力系统的净零目标，然后是了解当地可用技术和能源系统利益相关者需求的步骤。一旦实施，必须定期审查政策和法规，以确保它们随着市场的发展和技术的成熟而保持有效。
激励政策的实施需要很长的时间，而扩展资本密集型行业规模的过程可能很缓慢，所以现在是采取行动的时候了。政府决策者和监管者可以有所作为：通过当今的行动，他们可以帮助降低技术成本，并有助于加快未来的能源转型。
长时储能标定性准的政策评估摘要
一、简介
1、前言
长时储能委员会是一个全球性的组织，致力于通过推动长时储能(LDES)的创新和部署，并以最低的社会成本加速能源系统的脱碳。长时储能(LDES)委员会在于2021年11月在COP26大会上成立，借鉴其成员的经验，向政府和行业提供基于事实的指导，其中包括行业领先的技术提供商、行业和服务客户、资金提供者、设备制造商、低碳能源系统集成商和开发商。
长时储能(LDES)被定义为长期储存能源并可以经济可行地扩大规模以维持供电长达数天甚至数周的任何一种能源技术，并且有可能对经济的脱碳做出重大贡献。
在该报告中，长时储能委员会重点关注潜在的监管和政策选择，以克服广泛部署长时储能(LDES)的障碍。这些措施将成为实现能源转型并确保所有人拥有可持续和安全能源未来的行动计划的关键组成部分。
图1 长时储能委员会的一些成员
长时储能(LDES)委员会的成员和代表为该报告中的信息和分析的构思和起草做出了贡献，但这些成员并不一定认可每一项单独的建议。其成员参与了报告的起草，但他们不一定赞同报告的每项建议。该报告是长时储能(LDES)委员会成员正在开展的众多活动之一：
•今后5月，长时储能委员会发布了关于全天候清洁电力购买协议的详细分析，这是该报告中评估的政策之一。该出版物也可在长时储能(LDES)上获得。
•长时储能委员会还拥有活跃的工作组，专注于热能技术的脱碳和开发加速该行业的发展。
迄今为止，已有50家行业领先公司加入长时储能(LDES)委员会以加速脱碳。
2、动机和背景
全球需要部署更多的低碳灵活性资源，以降低能源转型的风险。长时储能(LDES)在此将发挥关键作用。
电力部门是大规模社会脱碳的关键推动者，因为它能够通过可再生能源提供有竞争力的发电并实现能源终端消费的电气化。电力部门目前约占全球二氧化碳当量排放量的30%。由于交通行业和供暖的电气化，储能行业在最终能源消耗中的作用越来越大，也是需要最深入和最快地脱碳以降低其他行业碳排放的行业之一。这种转变对电力部门及其资源组合以及为现代社会提供动力的更广泛系统的可靠运行产生了重大影响。
电力系统脱碳的当务之急是加强和加速能源安全。一个依赖于更多地利用当地和区域可再生资源的系统减少了对化石燃料的依赖，而购买化石燃料通常会产生地缘政治影响。欧洲最近重新评估了其能源战略，并增加了减少对进口化石燃料的依赖以及寻找地环境和政治上可持续且可靠的能源供应新来源的紧迫性。
现代电力系统的灵活性（电力系统响应不断变化的条件的能力）和可靠性通常来自可调度的化石燃料资源。特别是天然气发电厂可以相对轻松地提供可调度的能源输出，以适应需求或发电模式的变化。这些可调度的资源还提供了可观的电网服务，如电压支持、惯性和电流的稳定性，可以增强电力系统处理干扰和维持正常和安全的电气运行参数的能力。展望未来，电力系统将需要新的灵活性来源以解决脱碳和能源安全的必要性——长时储能(LDES)可以提供帮助，同时继续淘汰化石燃料资源。
随着可再生能源发电量的增加并维持电力系统稳定运行，预计这些灵活性需求将变得越来越明显。长时储能(LDES)等解决方案将在弥合可再生能源过剩和短缺时期之间出现的和不断扩大的差距方面发挥关键作用，以确保是电力系统持续可靠运行。
净零灵活性和可靠性的概念并不新鲜。除了使用可调度发电设施之外，存在多种技术选择来提高电力系统的灵活性。例如，增强电网以改善网格（网格是为电流创建多条路径）和不同区域之间的互连性，通过连接分散的供需，提供了显著的系统灵活性。需求侧管理或响应也是一种成熟的技术，可以控制工业或商业运营消耗电力的时间和多少，通过太阳能发电场和分布式储能系统自发电和消耗形式也是如此，特别是在聚合和调度以优化本地的配电系统。最后，固定式储能系统(ESS)提供了灵活性，尤其是在可再生能源发电量增加时所需的电力转移方面。
随着能源转型的加速，这些灵活性来源的作用将变得更加明显。电力建模表明，无论是在装机容量还是持续时间方面，对电池储能系统部署的需求都在增长，随着可再生能源发电份额的增加，持续时间是一个特别重要的维度。美国能源部高级研究计划局(ARPA-E)的研究表明，当可再生能源发电量达到电力系统总发电量的60%～70%时，对此类长时储能(LDES)的需求会显著增加。在长时储能(LDES)委员会的2021年首次市场分析中，到2040年全球估计对长时储能(LDES)的需求为装机容量达到1.5～2.5TW，储能容量达到85～140TWh。
然而，建立长时储能系统所需的制造能力和建立供应链不会一蹴而就。对于储能系统生产商来说，建设吉瓦规模的生产设施通常需要数年时间，勘探和开发新的矿产资源和供应链可能需要数年时间。许可、建设和互连高压电力资产也可能需要数年时间。事实上，要在2030年实现净零目标，长时储能行业需要从现在向商业化规模迈进。如果没有部署长时储能(LDES)意味着为采用高碳和高成本的天然气发电厂提供了灵活性，或者电网的可靠性随着行业脱碳而减弱。政策和法规在增强正确信号以开始创造旅程、建立长期轨迹和监管确定性、增强项目可行性以及为市场准入和进入创造途径方面发挥着关键作用。
美国能源部高级研究计划局(ARPA-E)的研究表明，当可再生能源发电份额占到60%～70%时，对部署长时储能(LDES)的需求会显著增加。
3、报告的作用和价值
该报告针对引导能源转型及其影响的政策和监管利益相关者。它概述了他们可用于支持长时储能(LDES)商业化的潜在工具。
更具体地说，这份报告：
•通过降低可再生能源固有可变性的风险，概述长时储能(LDES)作为电力系统脱碳、可靠性和安全性的灵活性解决方案和推动者的作用。
•强调在储能行业发展初期，尤其相关的广泛采用长时储能(LDES)的主要障碍，并且可以设计该政策来减轻或克服这些障碍。
•在制定政策和监管框架时考虑一系列关键因素，以增加推进长时储能(LDES)行业商业成熟度和规模，并以合理成本实现能源转型目标。
•介绍并定义不同类型的行动（以及每种类型中的示例机制），旨在对政策环境进行全面但非详尽的审查，同时提供这些政策工具如何在选定地区部署以发展市场的示例用于新的清洁能源技术
•提出一个评估框架，以评估可以解决为长时储能(LDES)创建可行市场的主要障碍的潜在选择。
•使用说明性业务案例示例。展示应用直接影响长时储能(LDES)项目经济性的不同政策工具的方向性影响。
•建议一套关键的监管和电力市场原型，决策者可以使用这些原型来确定哪些政策工具推动长时储能(LDES)技术市场可能与其管辖范围最相关。
•分享政策制定者可以采取的关键步骤，以扩大广泛适用于跨地区和司法管辖区的长时储能(LDES)行业的规模。
需要注意的是，提出的许多政策工具选项主要适用于电力部门和电力调度。随着长时储能(LDES)委员会在2022年扩大其关注点，将低碳供热的灵活性解决方案和应用纳入其中，监管考虑的范围可能会扩大到还包括将供热作为能源载体。
4、长时储能(LDES)解决方案的概述
长时储能(LDES)的资产类别包含一系列技术，这些技术能够以具有竞争力的成本和规模长期存储各种形式的能量。这些技术包括热储能、电化学储能、机械储能和化学储能等形式，如图2所示。长时储能(LDES)包括抽水蓄能等成熟技术、氢储能等早期部署技术和金属阳极电池等创新技术。然后，这些技术可以在需要时（持续时间为数小时、数天甚至数周）释放电能，以满足电力系统灵活性需求，而不是更短时间（持续时间小于或等于8小时）的解决方案，这些解决方案已经在某些司法管辖区获得市场准入。长时储能(LDES)的特点是储能电力的边际成本低；它们能够将存储的能量与其输入或释放的速度解耦；它们具有广泛的可部署性和可扩展性；与输配电网升级相比，它们的交货时间相对较短。与此同时，由于商业规模有限，其中许多解决方案如今具有较高的初始资本成本。
长时储能(LDES)技术可以在平衡电力系统，并使其更加可靠和高效方面发挥核心作用。长时储能(LDES)委员会在2021年的建模表明，长时储能(LDES)部署的最大比例预计将与大容量电力系统中的能量转移、容量提供和输配电网络优化等核心任务有关。进一步的价值主张包括支持资源充足性和巩固电力购买协议(PPA)，以实现全天候可再生能源。同时，长时储能(LDES)可以在电网接入较差、严重依赖化石燃料的地区为工业客户和社区加强和优化能源使用发挥作用。
图2 四种不同类型的新型长时储能技术部署现状
5、采用长时储能(LDES)的障碍
虽然有大量证据支持将长时储能(LDES)解决方案作为主要脱碳方式的一部分，但长时储能(LDES)的广泛部署存在一些障碍。
（1）长时储能(LDES)的政策确定性有限，同时管辖权更加复杂
尽管许多地区都关注到储能系统在总体上的战略重要性，但几乎没有采取具体行动来加速该行业发展，更不用说部署范围更广泛的的长时储能(LDES)。此外，在欧盟和美国等地区，不同级别政府之间的管辖权（例如，美国的州与联邦、欧洲的国家与欧盟）可能会产生额外的不确定性和管理的复杂性。
（2）对资产类别的认识和定义有限，导致储能技术分类狭窄，缺乏明确的市场和货币化机会
作为一类新兴技术，对长时储能(LDES)解决方案、它们的属性以及对客户和电力系统的价值主张的理解也很不一致和成熟。储能系统这一术语往往更狭义地定义为短时储能（持续时间通常为是1到4个小时），并让人联想到集装箱锂离子电池储能系统或铅酸电池组的传统形象。鉴于锂离子电池储能系统在当今电网规模的固定储能市场中占有很高的市场份额，电力市场中的大多数技术要求（例如充放电往返效率、安全运行参数、退化、寿命、可循环性）都是根据电池的性能特征来定义的。这些解决方案需要适应长时储能(LDES)技术，这些技术可以提供类似的服务，但具有本质上不同的技术和操作配置文件。这种狭义的储能定义也延伸到客户技术采购，现有的储能项目的征求建议书(RFP)排除了具有不同特征的新型储能解决方案。而在某些司法管辖区，长时储能(LDES)被视为与发电或输电设施相同的资产类别，这可能导致双重收费问题。
（3）由于有限的商业规模和部署历史，初始项目成本高
由于生产和采购的规模经济性有限，长时储能(LDES)解决方案在首创)项目之外的有限商业部署导致了较高的初始资本支出要求（有关长时储能部署状态的高级摘要，如图3所示）。
与其他已实现规模经济的既定灵活性形式相比，较高的初始项目成本反过来意味着较低的经济竞争力。
图3 当前长时储能(LDES)技术部署状态
（4）投资者认为项目风险增加导致回报率要求提高
项目投资者需要更高的回报，以弥补与市场形成初期记录有限的资产类别相关的更高投资。尽管目前有一些储能应用（例如在采矿和岛屿等偏远应用场景中替代柴油发电机）提供了足够的投资回报率（ROI），但大多数长时储能(LDES)业务案例无法支持反映技术风险的资本成本提高要求。此外，一些银行机构发现难以支持长时储能(LDES)，因为可用的风险评估很少。
（6）范围的必要确定性
长时储能(LDES)资产可以提供广泛的电网服务，包括能源、可靠性（容量）和辅助服务（以及稳定性产品）。在大多数市场中，这些服务是只有一部分得到补偿，而且通常只能通过短期合同或没有任何多年承购协议，例如在批发能源市场（其回报可能存在显着变化）。需要降低与超过20年项目生命周期内潜在回报相关的风险和可变性，从而减少项目投资者部署长时储能(LDES)项目的意愿。
（7）由于许可和互连队列，并网资产的开发时间很长
虽然存在用户侧长时储能(LDES)用例，但大多数长时储能(LDES)系统将与电网连接，因此受到类似的并网限制，例如可再生能源发电设施的并网。在许多市场中，并网的过程可能会延长至数年，因为需要先解决现有电力网络的容量限制，然后才能连接新资产利用电网充电和放电。这一挑战在以大规模建设可再生能源为目标的市场中尤为明显，这也是长时储能(LDES)在短期内提供时间灵活性最关键的地方。
政策工具将是克服这些障碍和实现长时储能(LDES)资产类别、创造新技术意识和市场、稳定收入、提高投资者和客户信心，以及增强长时储能(LDES)收入流的关键因素。
二、政策工具箱
本章介绍了一个政策“工具箱”，提供给政策制定者探索使用政策和监管工具来支持长时储能(LDES)资产类别的商业发展。它根据预期的功能目标区分不同类型的政策和监管工具，并指出每个工具通常是否会通过政策或监管措施来执行。本章还介绍了已经应用于支持储能系统或其他清洁能源技术的示例机制，并且可以实施这些机制来加速长时储能(LDES)的部署。
1、主要考虑因素
利益相关者为长时储能(LDES)制定政策和监管框架有几个关键因素，其中许多已成功应用于加速其他清洁能源技术。
在最高级别，这些考虑因素包括：
（1）认识到长时储能(LDES)资产类别将通过几个发展阶段的范围演变，并且每个范围内都需要采用不同的政策工具：资产类别的成熟度可以在项目投资者和客户的三个广泛和概括的范围内定义回报要求、政策支持的持续时间和水平、资金来源和长时储能(LDES)技术成本将不断变化。
在高层次上，这些成熟度可以定义为（见图4）：
图4 政策干预水平将随着长时储能(LDES市场的成熟而变化
•发展阶段1——市场创造：由于规模经济有限，技术处于萌芽状态并且部署成本很高的时期。在这个范围内，需要大量的政策支持来降低初始技术成本，支持扩大制造规模，在全面部署中建立关于技术用例和价值的知识，长时储能行业开始发展成长。
•发展阶段2——市场增长：技术开始成熟、最初的商业生产线上线运营、技术成本开始下降、投资者的成本下降、新投资者和客户乐于进入该领域以越来越大的规模建设项目的时期，并提高对风险的承受能力。这一时期的有效政策工具通常侧重于适应不断下降的技术成本，并通过已经实现全面商业规模的现有技术稳定地将技术展示给潜在市场力量。
•发展阶段3——市场成熟：技术和供应链成熟、新技术实现规模经济、资本成本正常化、广泛的投资者和客户参与的时期，成功的政策工具主要侧重于确保成熟资产类别之间的公平市场竞争和高效市场运作。
（2）利用政策工具组合来支持长时储能(LDES)资产类别，因为该行业在成熟期中取得进展：旨在有效推动特定资产类别商业成熟度提高的一揽子政策必然会利用多种工具来解决上述障碍。而采用不同的工具旨在实现不同的结果。某些类型的工具旨在为市场提供长期前景或信号，而其他类型的工具旨在提高短期和长期的回报，从而确保目前和未来的投资。例如，其中的一种方法可能是将研发和试点项目资金、长期储能部署容量目标和商业规模的货币化机制（如长期收入下限）结合起来。由于当今不同的长时储能(LDES)技术在成熟度上有所不同，因此合适的政策也可能因技术而异。
（3）制定稳定但可随时间灵活调整的政策：一套有效的措施提供稳定的支持前景,同时还保持透明度和灵活性，以便随着长时储能(LDES)市场的发展进行合理和可预测的调整。随着时间的推移调整政策的能力对于反映不断扩大的规模和技术成熟度，以及维持有效的市场和控制项目成本至关重要。与此同时，需要提供稳定和可预测的前景，以便该行业能够吸引实现规模所需的投资。
（4）包括提高长时储能(LDES)客户项目可行性的措施：特别是在市场创建的早期，刺激投资活动将需要为项目投资者提供足够的规模和确定性回报，以及保证向银行偿还贷款。通过提高定价或降低成本的机制，提高了回报的幅度，而通过长期合同或信用增强，提高了回报的确定性。这些增强服务于核心潜在长时储能系统客户群体的需求，如公用事业公司、可再生能源项目开发商等。随着技术类别实现规模经济，生存能力日益增强，所需支持的水平可能会下降。
（5）优先考虑实施的可行性：政策工具的成功记录参差不齐，并且在技术、经济和政治层面的实施相对容易程度以及与其他部门更广泛的清洁能源计划的兼容性方面存在差异。了解这些复杂性以及它们如何影响政策工具能够成功部署并在实践中有效的总体可能性。
（6）评估社会效益和成本：政策应与可带来长期社会效益的轨迹保持一致，包括环境（如减排）、社会（如创造就业和公平）和经济（如降低能源成本）方面。
这些考虑因素已经成功应用，并将继续用于支持其他清洁能源技术。例子包括太阳能发电或海上风能设施的创建。事实上，目标、承购协议、赠款和激励措施的组合已经成功地加速了这些清洁能源技术的商业化（如图5所示）。
图5 类似的政策考虑导致了太阳能发电行业和海上风电产业的发展
不同政策的结合已经成功地支持了太阳能发电设施和海上风电设施的部署。
（未完待续）
