執行摘要

電池儲能系統 (BESS) 可用于多種應用，包括頻率調節、需求響應、輸配電基礎設施延期、可再生能源整合和微電網。 不同的電池技術可以實現不同的應用，為公用事業服務、獨立系統運營商 (ISO) 服務、區域輸電組織 (RTO) 服務和消費者服務提供各種好處。 本報告重點介紹正在部署的兩項主要技術：鋰離子電池和液流電池。

雖然每項技術都有其優勢和劣勢，但鋰離子電池的增長和成本下降最快，部分原因是電動汽車的普及。 預計未來幾年，鋰離子和液流電池技術的成本將顯著下降。 這些成本下降加上政策激勵措施將推動公用事業、商業和工業 (C&I) 消費者以及住宅消費者對電池存儲的需求增加，從而導致未來幾年電池市場的持續增長。 可變可再生能源發電的更高滲透率將推動儲存無法使用時產生的電力的需求。 例如，當需求通常較低時，風能發電量往往在午夜最高。 存儲該能量以供在需求較高的白天使用的能力可以產生更多的風能。 同樣，白天多余的太陽能發電量可以儲存起來，以備晚上需求較高時使用。

正如本報告中的案例研究所強調的那樣，一些電力合作社目前正在部署 BESS。 電動合作社對部署電池儲能的興趣正在增長，并且隨著獲得更多經驗、成本持續下降以及技術進步提高電池性能，這種興趣可能會加速增長。 重要的挑戰依然存在，包括開發可持續的商業和融資模式，克服技術性能的不確定性，確定全面和可靠的成本估算、保修和保險，以及將電池儲能與現有公用事業系統相結合。 其中一些挑戰將隨著技術的自然成熟而得到解決，而其他挑戰則需要更廣泛的努力來開發有針對性的計劃、項目、工具和資源。

1：簡介

由于電力系統的電力供需必須始終保持平衡，因此整個電網的實時能源生產必須始終與不斷變化的負載相匹配。 大規模經濟型電池儲能系統 (BESS) 的出現現在可以成為這一平衡過程的主要貢獻者。 BESS 行業也在不斷發展，以提高新電池技術的性能和操作特性。

公用事業的儲能可以采用多種形式，抽水蓄能約占當今現有儲能容量的 95%。 1 近年來，電池、飛輪、壓縮空氣和局部重力系統等其他技術已成為 研究與開發 (R&D) 和部署激增。 本報告的重點將放在固定式電化學電池上。 這涵蓋公用事業、C&I 和住宅級別的 BESS。

政策支持、公用事業和消費者需求的增加以及電動汽車 (EV) 的增長都有助于電池成本下降和 BESS 整體產能增長。 鋰離子 (liion) 電池已成為新 BESS 安裝的主要形式，這要歸功于電池模塊成本的顯著下降、良好的性能特征、應用的靈活性和高能量密度。

本文檔首先概述了固定式電化學 BESS 應用和技術，特別關注鋰離子和液流電池。 然后介紹了鋰離子和液流電池的近期成本趨勢，然后研究了各種采用驅動因素和增長預測。 最后，它提供了為各種應用開發 BESS 的電力合作社示例。

2：儲能技術環境

本節概述了 BESS 的各種電網應用。在文檔末尾，提供了電力合作網絡中這些應用的幾個示例。 本節還介紹了用于與公用事業交互使用或由公用事業交互使用的電化學電池的主要技術。

網格應用 

大多數 BESS 項目在開發時都考慮了主要應用程序。 但是，可以通過針對多個應用程序和用例優化 BESS 來提取附加值。 2 這個想法被稱為價值疊加。 還有一些其他應用程序在未來可能會變得更加重要，但當今最常見的應用程序包括：

? 需求側管理/削峰填谷：在需求高峰期使用儲能減少電力需求，在需求低谷期充電。 這可以由客戶或公用事業公司實施。

? 電力服務可靠性/彈性：在停電期間提供備用電源，包括與分布式電源的集成。

? 能源套利：低價購買錯峰電力給儲能系統充電，以便在購電價格高時使用或出售儲存的能量。 這有時被稱為電能時移。

? 快速響應頻率調節：管理控制區域之間的交換流量，以將頻率保持在容差范圍內。 FERC Order 755 將儲能作為頻率調節的一種選擇，允許在市場上為儲能的快速響應以維持系統頻率的輔助服務支付溢價。

? 微電網：使用可調度和不可調度的發電機，通常與儲能相結合，以產生能量以分配給可以有意從較大電網中分離出來的一組本地負載。 這通常是為了能源彈性或經濟優化目的而完成的。

? 離網系統：這適用于未連接到公用電網的系統。 這些范圍從太陽能路燈和山頂微波中繼器到個人住宅，甚至通常位于偏遠或偏遠地區的整個社區。

? 可再生能源穩固：將儲能與間歇性風能或太陽能結合使用，以提供更可預測的電力供應。

? 傳輸/配電系統延遲：延遲和/或減少在電力批發市場建設新的發電/配電容量或購買發電容量的需要。 配電應用包括推遲變壓器升級或線路重新導通。

電池技術

鋰離子電池和液流電池是目前用于固定式 BESS 的兩種最具商業可行性的技術。 表 2.1 總結了它們的特性，圖 2.1 顯示了鋰離子電池的安裝。

表 2.1：鋰離子和液流電池特性總結

鋰離子電池

過去幾年在美國安裝的絕大多數公用事業規模的電池系統都是鋰離子電池，這主要是受電動汽車制造實現的成本降低和功率密度的推動。 由于應用的預期多功能性和性能的靈活性（提供能量和功率），鋰離子系統也很受歡迎。

鋰離子電池可采用多種電池化學配置，使其對電力供應商具有吸引力，尤其是對于需要 4 小時或更短輸出持續時間的應用。 鋰鎳錳鈷 (NMC) 電池是固定應用中使用最廣泛的鋰離子化學電池。 NMC 化學物質在能量、功率、成本和循環壽命方面表現出平衡的性能特征。 然而，磷酸鐵鋰 (LFP) 電池已變得越來越普遍。 鈷價上漲推動了向 LFP 的轉變。 雖然 LFI 不具有與 NMC 相同的能量密度，但 LFI 降低了可燃性風險。

鋰技術具有很高的直流往返效率（通常 > 85%），但每年都會退化，使用壽命為 10 到 15 年。3 然而，一些電池供應商目前對某些化學物質的使用壽命超過 20 年。

鋰離子電池的使用范圍從玩具和手機到電動汽車和高達 100 兆瓦或更大的公用事業規模電力系統。 雖然這項技術最初僅用于短時應用，例如頻率調節或可再生能源穩固，但這些電池越來越多地用于持續時間更長（2 至 6 小時）的應用。

我們支持12V到220v儲能模塊PCB組裝業務，鑫景福是一家專業的一站式PCBA服務工廠，歡迎了解我們公司。