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首先，德國其實(shí)并不是一個(gè)傳統(tǒng)的可再生能源資源大國，無法像挪威一樣大力發(fā)展水電；其次，德國是一個(gè)傳統(tǒng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，著名的魯爾區(qū)一直都是煤炭開采和消費(fèi)的主要地區(qū)，在這樣的背景下，德國的可在生能源發(fā)電量在2017年達(dá)到38.2%，而這其中68%的貢獻(xiàn)來自風(fēng)能和太陽能這樣不穩(wěn)定的一次能源，而這個(gè)比例依然還有上升得趨勢。不穩(wěn)定的可再生能源發(fā)電比重迅速上升，使得德國成為了一個(gè)再理想不過的儲能試驗(yàn)田。
能源轉(zhuǎn)型到儲能革命
從新能源消納的角度來看，在能源轉(zhuǎn)型的下一個(gè)階段，儲能技術(shù)無疑會是未來能源系統(tǒng)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，因?yàn)榘l(fā)電可以根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)整，不需要太多的儲能容量。隨著更多的可再生能源的并網(wǎng)利用，情況發(fā)生了戲劇性的變化，因?yàn)轱L(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量對于天氣的依賴性較強(qiáng)，加上分布式發(fā)電系統(tǒng)的多元化，各種電力并網(wǎng)的協(xié)調(diào)控制也越來越動態(tài)化，要想大力發(fā)展清潔能源，大容量儲能必不可少。除了能夠保障大量可再生能源電力的消納以外，儲能技術(shù)還能完美的起到供給側(cè)的行業(yè)耦合的作用。所謂行業(yè)耦合，就是通過相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和儲能將交通行業(yè)、工業(yè)和建筑行業(yè)的供能整合在一起，以方便各行業(yè)的能源供應(yīng)，同時(shí)減少各行業(yè)的碳排放。下圖列出來儲能的各種應(yīng)用：
但由于投資和運(yùn)營成本的問題，在未來的幾十年里，大規(guī)模的儲能設(shè)施只能在一些示范項(xiàng)目中慢慢摸索。但如果換一種思路，把無數(shù)的小型家用儲能設(shè)備和電動汽車電池作為儲能設(shè)備，是不是也能保證未來的大容量儲能需求呢？此外，可再生能源的份額不斷上升，整個(gè)能源系統(tǒng)的趨勢也是從一個(gè)高度集中的能源系統(tǒng)向分散、靈活和可再生的分布式能源系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)變，家用儲能設(shè)備和電動汽車的分布式儲能恰恰可以提供這種轉(zhuǎn)換所需的靈活性。這種想法在德國催生了一個(gè)獨(dú)特、充滿活力儲能行業(yè)，甚至可以說是加速德國能源清潔化的關(guān)鍵。
家用和電動汽車的電池所能做到的僅僅是間歇性的儲能，通過電價(jià)或等補(bǔ)貼，或者其他的激勵(lì)措施，鼓勵(lì)用戶在可再生能源富余的時(shí)候，消耗多余的電量。但僅僅是這么一小步，就被稱為了德國能源轉(zhuǎn)型下的一次壯舉，甚至被稱為“能源消納的圣杯”。根據(jù)媒體的報(bào)道，德國的現(xiàn)在的可再生能源份額已經(jīng)超過了三分之一，多數(shù)是得益于各種十分新穎的創(chuàng)新儲能項(xiàng)目，很多時(shí)候儲能設(shè)施都是由家用電器和電動汽車來代替，每個(gè)項(xiàng)目的獨(dú)特點(diǎn)都在于那些新穎的創(chuàng)新商業(yè)模式。這種間接性儲能的商業(yè)模式，很有可能顛覆能源領(lǐng)域現(xiàn)有的一些商業(yè)模式。
特別是最近在電池價(jià)格大幅下跌的推動下，德國家用儲能設(shè)備的需求劇增，截止到2018年夏末，德國安裝了10萬個(gè)家用太陽能電池，電動汽車數(shù)量的更是不斷增加，這兩點(diǎn)意味著，一波更大的電池儲能革命浪潮正向德國襲來。
戶用儲能系統(tǒng)的爆發(fā)
鋰電池在電子產(chǎn)品以及在電動汽車中越來越多的應(yīng)用，使得鋰離子電池價(jià)格的大幅下跌。在不到5年的時(shí)間里，德國的電池成本下降了一半以上，未來還將繼續(xù)下降。戶用儲能電池的主要作用有：
光伏儲能：由于光伏發(fā)電的不可控性，其特性曲線是：僅在白天尤其是午間發(fā)電，利用電池將白天發(fā)的電儲存起來。尤其是對于住宅光伏客戶，儲能系統(tǒng)能大大提升自身的光伏發(fā)電量使用效率。PV儲能系統(tǒng)的主要經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在他們自身的電力消耗比率較低，從而能減少從公共電網(wǎng)獲取的電量。通過添加電池，理論上該比率可以上升到100%，但由于經(jīng)濟(jì)性原因很少能夠真正實(shí)現(xiàn)。目前在歐洲，單個(gè)光伏系統(tǒng)的自耗率平均為35％，電池價(jià)格占整個(gè)儲能系統(tǒng)費(fèi)用的50%以上。
戶用調(diào)峰及需求側(cè)響應(yīng)：另外，戶用儲能電池還可以用于用戶需求側(cè)響應(yīng)，用戶可在電網(wǎng)負(fù)荷較小的情況下，利用電池充電；在電網(wǎng)負(fù)荷較大的時(shí)候，利用電池進(jìn)行供電，能夠大大降低電網(wǎng)負(fù)荷，同時(shí)節(jié)約電力成本。能起到這樣作用的電池主要是戶用光伏儲能電池和家用電動汽車電池。根據(jù)研究顯示，未來電動汽車電池在該方面的應(yīng)用前景十分可觀。未來超過70% 的電動汽車電池可用作戶用電池調(diào)峰。
據(jù)麥肯錫預(yù)測:“到2035年，基于設(shè)計(jì)的進(jìn)步、規(guī)模經(jīng)濟(jì)和流程的簡化，儲能系統(tǒng)的總成本將下降50%至70%。”IRENA甚至預(yù)計(jì)，到2030年，安裝電池的價(jià)格將下降50%到66%。
歐洲經(jīng)濟(jì)研究中心(ZEW)的德國能源行業(yè)專家預(yù)計(jì)，鑒于市場力量，以及能源轉(zhuǎn)型在交通和供暖領(lǐng)域的不斷擴(kuò)張，未來幾年對電力存儲的需求將大幅增加。超過70%的人表示，他們相信電池將是未來10年增長最快的領(lǐng)域，而蓄熱能力的增長潛力排名第二。
德國的私人家庭對戶用光伏儲能的接受程度也越來越高。目前，大約一半的新住宅太陽能光伏系統(tǒng)都配有儲能電池系統(tǒng)。據(jù)亞琛工大的研究顯示，越來越多的家庭表示，電價(jià)越來越高，為了削減電力支出，降低對電網(wǎng)的依賴性，更愿意使用光伏儲能系統(tǒng)，目前德國在戶用光伏儲能方面做得最好的兩家企業(yè)是Sonnen和Solarwatt。
太陽能行業(yè)協(xié)會BSWSolar預(yù)計(jì)，未來幾年，家用電池將繼續(xù)迅速普及，價(jià)格進(jìn)一步下跌將使經(jīng)濟(jì)形勢向更有利于戶用儲能系統(tǒng)普及的方向轉(zhuǎn)變，德國最早將在2020年突破20萬個(gè)系統(tǒng)的門檻。
除此之外，因?yàn)楸臼兰o(jì)初建造的數(shù)十萬個(gè)屋頂光伏系統(tǒng)在運(yùn)行了20年之后，將達(dá)到支持費(fèi)用(即所謂的上網(wǎng)電價(jià))的終點(diǎn)，這些系統(tǒng)將繼續(xù)以接近于零的成本發(fā)電，而從電網(wǎng)獲取的電力每千瓦時(shí)的成本約為28歐分。這使得家用電池的普及可能會進(jìn)一步加速。
傳統(tǒng)能源企業(yè)面臨挑戰(zhàn)
德國住宅儲能的迅速普及，一方面加速了可再生能源的消納，另一方面也加速了能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型，這無疑對德國傳統(tǒng)的公用事業(yè)企業(yè)構(gòu)成了一定的挑戰(zhàn)，許多德國傳統(tǒng)能源企業(yè)因?yàn)閬聿患懊鎸@么迅速的能源轉(zhuǎn)型和數(shù)字化轉(zhuǎn)型而陷入了一定的混亂。此外，家用儲能系統(tǒng)的發(fā)展，使得家用光伏能源提供的能源占比大大提高，目前已可以達(dá)到70%的戶用電力需求。也就是說，對于那些傳統(tǒng)售電公司來說意味著，每10個(gè)客戶里會損失掉7個(gè)客戶。
此外，以后的趨勢是，一些戶用光伏的業(yè)主能夠在虛擬社區(qū)與其他業(yè)主共享他們自己產(chǎn)生的電能，比如我們曾經(jīng)介紹過的Design Netz的項(xiàng)目。按照那些戶用電池制作商（比如：Sonnen）的愿景，這種商業(yè)模式在以后甚至可以使家庭用戶完全脫離對傳統(tǒng)公用事業(yè)的依賴。Sonnen就是這項(xiàng)技術(shù)在德國和海外的知名的倡導(dǎo)者。Sonnen計(jì)劃在澳大利亞建設(shè)世界上最大的戶用儲能社群網(wǎng)絡(luò)，將4萬戶家庭連接在一個(gè)“虛擬發(fā)電廠”中。
據(jù)麥肯錫報(bào)告，電池的普及，將會導(dǎo)致能源市場洗牌，催生大量的贏家和輸家，和傳統(tǒng)的能源行業(yè)易于壟斷的特質(zhì)不同，以后的能源系統(tǒng)一定是多元化的，是否能夠占有市場份額的因素，將取決于成本下降的速度。存儲時(shí)代的到來，對于Sonnen等這些專門從事分布式能源的公司、科技制造商和金融企業(yè)來說，毫無疑問是一個(gè)創(chuàng)造歷史的絕佳機(jī)會。而公用事業(yè)公司也必須學(xué)會適應(yīng)未來能源系統(tǒng)的靈活發(fā)展，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)對能力，其中關(guān)鍵的一點(diǎn)就是發(fā)展更多的創(chuàng)新商業(yè)模式，目前發(fā)展得比較成熟的一種就是合同能源管理商業(yè)模式，即：能源服務(wù)商可以為業(yè)主提供設(shè)備管理和交易管理，在保障業(yè)主的收益最大化的情況下，收取一定量的服務(wù)費(fèi)或者按比例提成。
有一些德國比較大的公用事業(yè)公司，比如EnBW，能夠發(fā)展的商業(yè)模式就更多了。他們自己會向用戶便宜出售或租賃自己的家用光伏+儲能設(shè)備，以獲取管理那些設(shè)備的權(quán)限，這樣就完美的創(chuàng)造了完全屬于自己的能源社區(qū)，占據(jù)當(dāng)?shù)氐哪茉捶?wù)市場。
EnBW發(fā)言人Heiko Willrett在接受《清潔能源電線》采訪時(shí)曾表示，未來能源系統(tǒng)向分布式的轉(zhuǎn)變是能源領(lǐng)域的主要趨勢之一，而儲能會是未來穩(wěn)定能源系統(tǒng)、保障供電可靠性的核心角色，公用事業(yè)公司需要重新思考出應(yīng)對分布式能源系統(tǒng)的新商業(yè)模式。
儲能如何能做到能源轉(zhuǎn)型的過渡
德國的儲能行業(yè)人員已經(jīng)超過12000人(其中約5000人從事電池行業(yè))，和國內(nèi)相比，這個(gè)數(shù)字當(dāng)然少得可憐，但是考慮到市場體量，這個(gè)人數(shù)目前已經(jīng)超過了德國的褐煤行業(yè)工作崗位的一半。根據(jù)德國能源存儲協(xié)會BVES的預(yù)測，2018年儲能行業(yè)的總銷售額預(yù)計(jì)將增長10%，達(dá)到51億歐元。德國政府和煤炭委員會(coal commission)希望在目前計(jì)劃的脫碳期間，通過將電池生產(chǎn)商吸引到煤炭開采地區(qū)，一方面充分利用該地區(qū)資源，另一方面保障該地區(qū)的人口就業(yè)問題。目前德國脫碳的最大障礙，其實(shí)已經(jīng)不是技術(shù)上的問題，最大的爭論是，能源轉(zhuǎn)型導(dǎo)致傳統(tǒng)煤炭行業(yè)人員失業(yè)的問題，如果通過上述措施能夠保證人口失業(yè)問題得到解決，那么德國脫碳之路上的最大障礙也會消失。
據(jù)德國媒體的報(bào)道，一個(gè)千兆級的電池工廠創(chuàng)造的新就業(yè)崗位與褐煤采礦的舊崗位相似。鑒于在德國這些工作的薪資水平類似，受影響的工人也不需要搬家。目前德國正在考慮建造多個(gè)巨型電池工廠，并在積極招商引資，吸引德國海內(nèi)外的投資機(jī)構(gòu)，下面是今年的幾個(gè)比較轟動的例子：
·德國國家經(jīng)濟(jì)秘書長Bareiß在2018年8月底表示，波蘭和德國將宣布在德國東部的褐煤礦區(qū)Lusatia和波蘭西部開展電池生產(chǎn)合作。
·不久之后，德國經(jīng)濟(jì)部長彼得•阿爾特邁爾(Peter Altmaier)在9月又宣布，德國將開始在國內(nèi)自主大力生產(chǎn)電池，但沒有透露更多細(xì)節(jié)。
·特斯拉創(chuàng)始人埃隆•馬斯克(Elon Musk)也曾公開發(fā)言，特斯拉可能會在法德邊境附近開設(shè)自己的電池工廠，而該地區(qū)靠近德國的雷尼什(Rhenish)礦區(qū)。
·對于國內(nèi)電池行業(yè)的技術(shù)人員，可能已經(jīng)了解到寧德時(shí)代CATL已于2018年7月計(jì)劃在東部的圖林根州(Thuringia)建造一個(gè)巨型工廠，為德國汽車制造商提供低成本的動力電池，助力德國汽車行業(yè)向低排放的轉(zhuǎn)型，因?yàn)榈聡嚬酒癫辉竿顿Y電池生產(chǎn)。
除了電池之外的其他可能
儲能的原理早在幾十年前就不是什么新鮮事。“經(jīng)典”的抽水蓄能技術(shù)就是在電力富余的時(shí)候，利用水泵將電力轉(zhuǎn)化為勢能，在需要的時(shí)候，又把水放出來，將勢能轉(zhuǎn)化為電力。但在德國，適合建造抽水蓄能電站的空間非常小，因?yàn)槟抢锏纳絽^(qū)很少，而且公眾對這種會破壞環(huán)境的新項(xiàng)目有強(qiáng)烈的抵制。這就是為什么德國人還在努力尋找其他方式來儲存可再生能源。目前人們對電池的熱情有時(shí)掩蓋了這樣一個(gè)事實(shí)，即世界第四大經(jīng)濟(jì)體的脫碳需要許多其他技術(shù)，因?yàn)殡姵馗緹o法儲存更長時(shí)間的能量，也無法儲存足夠的能量。這就是為什么除了完成煤炭開采到電池生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變之外，以熱能的形式儲存，或者以氣體或液體燃料的形式儲存可再生能源(比如Power-to-Gas技術(shù))的技術(shù)，對于大量或者長時(shí)間儲能也很重要的原因。
熱儲能目前正在研究當(dāng)中，德國航空航天中心(DLR)提出了一種利用煤炭行業(yè)現(xiàn)有儲熱設(shè)備來緩解脫碳計(jì)劃的替代方法。研究人員建議將可再生能源產(chǎn)生的熱量儲存在廢棄燃煤電廠裝滿液態(tài)鹽的大水箱中，并利用現(xiàn)有的蒸汽發(fā)生器和渦輪機(jī)將熱量轉(zhuǎn)化為電能。德國政府已經(jīng)表示，將研究“使用不再需要大規(guī)模蓄熱的發(fā)電廠”的可能性。DLR稱，如果這些項(xiàng)目得以實(shí)現(xiàn)，目前約有一半的燃煤電廠員工可以保住工作。
至于Power-to-Gas技術(shù)儲能的案例，在德國目前有非常多，其中比較有名的是德國的MEKS項(xiàng)目。MEKS“是施普倫貝格多能互補(bǔ)集成發(fā)電系統(tǒng)（Multi-Energie-Kraftwerk Sperenberg）的縮寫，項(xiàng)目坐落于德國東部小市阿姆梅倫塞的小鎮(zhèn)施普倫貝格。這個(gè)多能互補(bǔ)集成發(fā)電系統(tǒng)利用先進(jìn)智能系統(tǒng)集成技術(shù)將風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電結(jié)合，所發(fā)電量可以實(shí)時(shí)饋入電網(wǎng)；多余的電量又可以結(jié)合制氫裝置，制得的氫氣可以儲存或饋入當(dāng)?shù)靥烊粴夤艿?。MEKS項(xiàng)目將該地區(qū)的創(chuàng)新發(fā)電和存儲技術(shù)結(jié)合起來，充分利用該地區(qū)的新能源資源，同時(shí)為當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有發(fā)電廠提供了可持續(xù)利用潛力。
電池在電動汽車上的應(yīng)用
電池產(chǎn)業(yè)的繁榮發(fā)展的主要推動力就是政府決策。作為汽車大國，德國政府希望在汽車零排放時(shí)代到來之前確保德國最重要的汽車行業(yè)的未來。發(fā)展電動汽車對于電力行業(yè)來說無疑是個(gè)福音，電動汽車之于電力行業(yè)的意義就是“裝在車輪上移動電池”，而且其飛快的發(fā)展速度對于儲能行業(yè)的意義可能會是住宅儲能無法比擬的。
氣候、能源和運(yùn)輸國際顧問Diaz-Bone舉過這樣一個(gè)例子：“100,000個(gè)家用儲能系統(tǒng)的數(shù)量可能聽起來已經(jīng)可以令人印象深刻，但如果對比電動汽車的規(guī)模，這個(gè)數(shù)字也只能相形見絀了。我們正在研究數(shù)百萬輛電動汽車，每輛汽車的電池容量為40到100千瓦時(shí)，是一般家用電池儲能系統(tǒng)的五到十倍”。
與固定式家用電池一樣，通過充電樁連接到電網(wǎng)的電動汽車不僅可以存儲電力，還可以根據(jù)需要將其送入電網(wǎng)。例如，下午從工作中回到家的電動汽車車主可能會告訴他的充電系統(tǒng)，希望他的車在第二天早上之前可以充滿電。然后，系統(tǒng)可以分配充電所需的時(shí)間，并利用剩余部分幫助調(diào)節(jié)電網(wǎng)穩(wěn)定。電池的核心優(yōu)勢是，可以在短時(shí)間內(nèi)吸收和釋放大量電力，這使其成為為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)的理想工具。它們可以保證電力通暢以穩(wěn)定電網(wǎng)，充當(dāng)備用電源以提高可靠性，并且能夠在供電充足且因此便宜的時(shí)間再充電。德國著名的虛擬發(fā)電廠運(yùn)營商N(yùn)ext Kraftwerke與荷蘭智能充電供應(yīng)商Jedlix合作，已經(jīng)把這種雙向充電模式應(yīng)用到試點(diǎn)項(xiàng)目當(dāng)中。
但電動汽車能否如上面所說為電網(wǎng)提供這些服務(wù)還有待觀察，這取決于車主和汽車制造商是否配合。為了解決這一問題，德國能源智庫AgoraEnergiewende的儲能專家MatthiasDeutsch參考了一些關(guān)于向電動車車主支付輔助服務(wù)的費(fèi)用的商業(yè)模式，得出了結(jié)論稱：“能否說服電動汽車車主參與電網(wǎng)輔助服務(wù)，根本上只是一個(gè)補(bǔ)償金額高低的問題。相比之下，汽車制造商所帶來的阻礙可能更大 – 例如，汽車制造商會要求：如果車主把汽車電池用于電網(wǎng)輔助服務(wù)，他們就會撤回對電池的質(zhì)量保證。”
據(jù)麥肯錫稱，電動汽車不會在2030年之前大幅增加德國的電力需求，但人們通常會在下班后給電動汽車充電，這一用電行為可能會增加夜間高峰負(fù)荷，電力負(fù)荷曲線將有所不同。雖然電力系統(tǒng)受到影響不大，但在一些電動汽車普及的熱點(diǎn)地區(qū)（如郊區(qū)等），由于峰值負(fù)荷會顯著增加，當(dāng)?shù)氐淖儔浩饕残枰墶?br />
德國儲能行業(yè)也表示，儲能產(chǎn)品可以減少電網(wǎng)擴(kuò)建的投入。例如，大量電動汽車投入市場，大規(guī)模的充電會給電網(wǎng)帶來過重的負(fù)擔(dān)，此時(shí)，有儲能設(shè)備作為緩沖，擴(kuò)建的需求也就沒有那么迫在眉睫了。
展望未來，電網(wǎng)可用的電動汽車數(shù)量看起來并不是那么確定。如果私人汽車保有量下降，自動機(jī)器人出租車等新商業(yè)模式投入使用，人們現(xiàn)在所想象的電動汽車在電網(wǎng)中的美好應(yīng)用可能會大打折扣。
電池對人類和地球的危害
電池市場的規(guī)模已經(jīng)引起了人們關(guān)于電池原材料以及電池生產(chǎn)和處理對人和環(huán)境的副作用的關(guān)注。
根據(jù)德國交通轉(zhuǎn)型智庫AgoraVerkehrswende的一項(xiàng)研究表明，雖然鋰和鈷等關(guān)鍵電池成分的資源儲備足夠支撐當(dāng)前電池的發(fā)展，但它們的開采制作過程，本質(zhì)上還是會造成一定的社會問題和環(huán)境問題。這個(gè)領(lǐng)域所產(chǎn)生的問題是多方面的，包括采礦作業(yè)的高能耗，酸性礦山排水，采礦公司與當(dāng)?shù)鼐用裰g的用水沖突，以及礦山的惡劣工作條件等等。尤其是剛果小型鈷礦的不人道開采條件，工人們赤手空拳地挖掘原材料的情況，引起了媒體的廣泛關(guān)注。“可持續(xù)性不僅僅意味著'長期可用性'。它還意味著確保整個(gè)供應(yīng)鏈中工人的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和可行條件。”
另一方面，鎳和鋰的開采也帶來了高昂的環(huán)境成本。二手車電池的處理也可能造成嚴(yán)重的環(huán)境問題，但二手電池處理這個(gè)新行業(yè)正在逐漸興起，將會成為一個(gè)十分必要的售后市場。
在這里舉一個(gè)典型的例子就是汽車制造商通過二次利用電池來賦予電池新生命。各種德國汽車制造商已經(jīng)將數(shù)百個(gè)二手電動汽車電池組合在一起，形成電力系統(tǒng)的大型儲能裝置，以幫助保持電力供需平衡。梅賽德斯汽車制造商戴姆勒在2018年7月開設(shè)了第三個(gè)由二手電動車電池組成的大型電池儲能設(shè)備，總?cè)萘考s為10兆瓦時(shí)。同為德國著名汽車制造商的寶馬公司也參與了類似的項(xiàng)目。
大型電池提供電網(wǎng)服務(wù)
無論是二手還是全新電池，它們的價(jià)格正在不斷下降。目前，大型電池已經(jīng)成為電網(wǎng)穩(wěn)定的重要工具。德國儲能協(xié)會BVES的數(shù)據(jù)顯示，德國大型商用電池的總?cè)萘繉⒃?018年幾乎翻倍至約320兆瓦，而所有家用電池的總?cè)萘繉⒃黾拥?80兆瓦左右。
在一些地理位置比較孤立的國家，例如英國和澳大利亞，大型電池提供電網(wǎng)服務(wù)的使用需求更加顯著。氣候、能源和運(yùn)輸國際顧問Diaz-Bone認(rèn)為：“作為一個(gè)島國，英國幾乎沒有與國際互聯(lián)的電網(wǎng)，卻擁有巨大的風(fēng)力發(fā)電潛力。因此，它應(yīng)該受益于其電網(wǎng)中的電力存儲部分，而德國對大型電網(wǎng)儲能的需求不那么明顯，因?yàn)榈聡幸幌盗锌赡芨阋说撵`活性替代方案 - 例如跨境電力貿(mào)易。因此，德國不會像英國那么依賴電化學(xué)儲能。”與英國相比，德國的電網(wǎng)可以利用阿爾卑斯山的水電站來儲存電力，并且很快可以使用目前正在建設(shè)中的水下電纜Nordlink，將風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力輸送到挪威水電站。在德國風(fēng)力發(fā)電量較低的時(shí)候，挪威水壩可以將電力輸送回德國電網(wǎng)。
大型電池儲能項(xiàng)目也成為綠化遠(yuǎn)程住宅能源供應(yīng)的關(guān)鍵工具，讓住宅供能不依賴于集中式電網(wǎng)。德國在北海的島嶼為這些涉及儲能的智能小型電網(wǎng)提供了完美的試驗(yàn)場。例如，歐盟支持博爾庫姆島的一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，旨在用太陽能電池板發(fā)電和配備有一系列儲能技術(shù)的連接到智能電網(wǎng)的風(fēng)力渦輪機(jī)發(fā)電取代化石燃料發(fā)電。
儲熱和季節(jié)性儲能
電池并不是解決能量轉(zhuǎn)換后所需的大規(guī)模儲能的唯一靈丹妙藥。這是因?yàn)殡姵夭贿m合長時(shí)間儲存電力，并且電池的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足風(fēng)力和日照較少的長時(shí)間需要。從尺寸上看，世界上最大的電池?fù)碛?29兆瓦時(shí)容量，由特斯拉在2017年在澳大利亞建造，可能僅能為上海提供大約幾分鐘的電力。因此季節(jié)性的大規(guī)模儲能往往需要人們考慮到如何將整個(gè)夏季的太陽能發(fā)電量儲存幾個(gè)月，供冬季使用。
許多德國專家認(rèn)為，在沒有風(fēng)或太陽的較長時(shí)期內(nèi)穩(wěn)定的能源供應(yīng)是德國能源轉(zhuǎn)型的核心挑戰(zhàn)。在能源轉(zhuǎn)型的背景下，一個(gè)新的德語詞語應(yīng)運(yùn)而生：Dunkelflaute，一種黑暗、平靜期，正是描述這種無風(fēng)或者無陽光的天氣情況。
大規(guī)模儲能的問題仍然存在爭議。經(jīng)濟(jì)學(xué)家Hans-Werner Sinn認(rèn)為：由于儲能需求巨大，無法全面過渡到間歇性可再生能源。但德國經(jīng)濟(jì)研究所（DIW）的經(jīng)濟(jì)學(xué)家反駁說，Sinn的假設(shè)是不現(xiàn)實(shí)的 - 例如，他們認(rèn)為不是每一瓦的可再生能源都必須投入使用。 也仍有許多能源專家認(rèn)為，幾十年內(nèi)都不需要大規(guī)模儲能技術(shù)，因?yàn)檫€有其他更便宜的靈活性選擇，例如需求響應(yīng)和電力交易。
但對于大規(guī)模儲能技術(shù)的現(xiàn)階段發(fā)展來說，德國德國工程師協(xié)會（VDI）表示，已有能夠較好解決這一問題的技術(shù)。“已經(jīng)存在完成能量轉(zhuǎn)換所需的儲能技術(shù)。它們處于不同的發(fā)展階段，但從技術(shù)角度來看，儲能問題可以得到解決。”具體有以下兩種比較成熟的解決方法：
1. Power to Gas：電可用于制造可無限期儲存的氫氣或其他氣體，然后在常規(guī)燃?xì)獍l(fā)電廠中燃燒氣體發(fā)電，或用于給家庭供熱。但該技術(shù)目前價(jià)格昂貴，因?yàn)樵谵D(zhuǎn)換過程中會損失大量能源。具體內(nèi)容請關(guān)注交能網(wǎng)稍后推出的Power to Gas專題文章。
2. 儲熱：以熱量的形式大規(guī)模儲存能量。儲熱的方法有很多種，例如以大型地下含水層儲能的形式儲能-這實(shí)際上是一個(gè)巨大的保溫瓶。德國漢堡市已經(jīng)完成了一個(gè)大型地下含水層蓄熱系統(tǒng)的試驗(yàn)階段，該系統(tǒng)應(yīng)該取代一個(gè)燃煤電廠，可以為冬季的8000戶家庭提供熱能。將水加熱至80攝氏度并泵入地下以保持溫度，以便在城市的區(qū)域供暖中使用。
德國政策制定者對“Made in Germany”的儲能技術(shù)的態(tài)度
政策對于許多能源細(xì)分行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，技術(shù)的未來在很大程度上取決于政策，儲能行業(yè)也不例外。
歐洲經(jīng)濟(jì)研究中心調(diào)查的能源行業(yè)專家一致認(rèn)為，目前德國的政治框架對促進(jìn)儲能行業(yè)的發(fā)展幾乎沒有好處。盡管德國的可再生能源在全國范圍內(nèi)迅速推廣，但電池大力推進(jìn)的同時(shí)其實(shí)是沒有政策激勵(lì)的，政策仍需要迎頭趕上。首先，能源稅制就需要進(jìn)行根本性的改革，目前高電價(jià)是德國電氣化進(jìn)程的嚴(yán)重阻礙，許多儲能專家認(rèn)為：降低能源稅才能更好地利用Power to Gas等關(guān)鍵技術(shù)。“儲能行業(yè)被擠進(jìn)一個(gè)過時(shí)且狹窄的監(jiān)管框架，現(xiàn)狀是許多技術(shù)無法盈利 ，因?yàn)樗麄儽仨毝啻沃Ц抖惪睿?rdquo;儲能行業(yè)協(xié)會專家Gottke 解釋道。“這一切都是因?yàn)楸O(jiān)管框架落后于技術(shù)發(fā)展。”
在這樣的行業(yè)情況下，主要由中小型企業(yè)組成的德國儲能行業(yè)表示，他們現(xiàn)在已經(jīng)高度以出口為導(dǎo)向，并堅(jiān)信這有利于全球市場增長，例如應(yīng)對美國和澳大利亞大型電網(wǎng)電池、以及非洲小型電網(wǎng)和離網(wǎng)電池等需求。
當(dāng)然，德國政府也意識到需要進(jìn)行改革以促進(jìn)國內(nèi)儲能的發(fā)展，這也是德國儲能行業(yè)目前依然是世界市場的一塊基石的原因，但德國政府依然想盡量避免進(jìn)行復(fù)雜的稅制改革。“我們需要新的商業(yè)模式和價(jià)格，以提供電力儲存的動力，”德國國務(wù)秘書Bareiß說。他表示，政府將在未來幾年變得“非?；钴S”，以幫助儲能行業(yè)保持競爭力。
德國聯(lián)合政府已經(jīng)在其最新預(yù)算中大幅增加了電池研究的資金，Bareiß表示還會有更多的預(yù)算。“能源轉(zhuǎn)型也是一個(gè)技術(shù)項(xiàng)目。我們希望知道，在未來幾年，我們可以在德國使用哪些技術(shù)來促進(jìn)新的增長和繁榮。”
結(jié)語：德國的政策發(fā)展及先進(jìn)的技術(shù)使其目前保持著'可再生能源2.0技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的地位，但德國是否能長期保持這種領(lǐng)導(dǎo)地位還是一個(gè)未知數(shù)，讓我們一起在這場變革中看個(gè)究竟。
原標(biāo)題:德國能源轉(zhuǎn)型下的一次壯舉
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