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智能储能方案会否是储能技术的最终答案?

   2017-11-08 中国节能网820
核心提示:对很多国内从业者来说,储能仍是一项高成本、远未成熟的技术。但在美国,储能系统的商业化正发展得如火如荼,一大批储能公司在可再生能源规模

对很多国内从业者来说,储能仍是一项高成本、远未成熟的技术。但在美国,储能系统的商业化正发展得如火如荼,一大批储能公司在可再生能源规模化带来的旺盛需求下迅速成长,催生了各种新市场和新技术。当然,这样的成长离不开美国政府持续的激励政策和资金投入。

Stem就是在这样一波浪潮中崛起的一家新创储能公司。围绕它的竞争对手都是些耳熟能详的名字,Tesla及其合作伙伴Solarcity和Gigafactory等企业、专注于充电网络的Green Charge Network以及从汽车行业转向储能的CODA Energy。

强敌环伺之下,Stem与许多能源初创公司一样,将目光投向大数据和智能化解决方案。基于数据分析软件和云服务的智能储能方案,会否是储能技术的最终答案?

不只是电池储能

Stem的前身是一家叫Powergetics的储能公司,于2009年在旧金山创立,其创始人Stacey Reineccius在最初的专利申请中这样描述,“为充电和放电控制提供系统和方法,同时提供电力监控和管理”,可以看出这仍是一家较为传统的储能公司。在实际业务中,Powergetics主要瞄准小型企业,这些企业通常没有足够大的负荷进入电力交易市场。Powergetics为它们提供中到小型的储能电池,助其削峰填谷。

很明显,在创业初期,Powergetics只是一家常规的电池储能公司。在2011年年底,Powergetics拿到了它的第一笔风投,通过Angeleno集团和Greener Capital的A轮融资筹集到了1020万美元。在这轮融资过后,Powergetics开始重组转型,并把公司名字正式更改为“Stem”。随着这次重组,整个公司的定位、战略和商业计划都发生了一定的转变。

2012年4月,Stem发布了其基于A轮融资的商业计划。这个计划中,Stem的第二任CEO Brian Thompson提出“重塑电力消费曲线”,首次提出将先进的储能技术与大数据、云计算结合,优化客户的电力使用。Stem的投资者Angeleno集团的创始人和执行合伙人Zeb Rice认为,Stem是首个把这三种技术结合在一起的公司。

Stem的定位也由此发生根本转变。Powergetics是一个更关注硬件和电池的储能公司,而Stem强调其优化服务,其商业策略的重心从电池储能转向基于软件的用电优化服务,电池不再是一个问题,A123、Samsung、NEC、LG都有可能成为Stem的合作伙伴。关键在于其软件系统如何运作,如何让20—40千瓦时左右的电动汽车的电池最大程度地适用于商业建筑。

酒店、连锁商店、轻工业企业等成为他们的新目标客户。颇有历史的马克霍普金斯洲际酒店和旧金山洲际酒店就是Stem转型后的首批试验者,其中旧金山洲际酒店还是LEED认证的商业建筑,对减少商业用电费用有相当迫切的需求。在这两个项目中,Thompson提出了一个新理念,即由储能系统全面自动化调控用电,无需处于建筑中的用户人群对他们的行为做出改变。

整个Stem系统由三个组件构成,一个设于地下室的小盒子(Power Monitor),负责实时传输命令和部署电量,可以与任何类型的电表同时安装,同时监测和传送所有用电和环境数据;电池组(Power Storage)——在这两个项目中Stem选用了CODA的锂离子电池组芯,这正是相当常见的一种车载锂电池,在CODA所有电动车中都有使用;系统核心和主页(Power Scope)是系统的大脑,根据历史数据、用电数据和环境数据对电量、电费做出预测,形成客户专门的用电模型,再制定相应的储能和放电策略,反应速度精准到秒。Harry Hobbs是这两家酒店的工程主管,他对Stem软件强大的数据处理能力印象深刻,“这两家洲际酒店也曾通过其他传统的节能措施来获益,但Stem这种更智能的模式不但减少了电费开支,同时也不会影响酒店客户的舒适度”。Hobbs透露,像马克霍普金斯和旧金山这样的洲际酒店每月平均电费大概达到6万美元,甚至在城市里某些用电高峰时期酒店会收到公共事业公司要求他们切掉交流电的电话,而Stem的系统为这两家酒店每月减少了15%的电费开支,同时在用电高峰为其提供稳定的电力,保证酒店运营和客户活动不受影响。

进一步转化

从简单的电池储能到用电优化,Stem的商业模式在成立初期就经历了重大的转变,然而这还不是这家公司的最终形态。

这家非常年轻的公司在成立的前四年里多次换帅。2013年年底,John Carrington就任Stem的CEO,他已经是这家公司的第四任CEO。与他的前任们不同的是,Carrington除了在科技公司领域有很好的领导履历外,他还是个经验丰富的能源从业者。在加入Stem之前,Carrington是薄膜太阳能电池企业米亚索能(MiaSole)的CEO,这家公司在全球拥有超过5.5亿美元的投资项目,曾经是全球最大的薄膜太阳能电池厂商。2012年,Carrington参与运作了中国汉能对米亚索能的收购,其后便投身能源新创,出任Stem的CEO。

经历过美国薄膜光伏最繁荣的时期,Carrington深刻认识到可再生能源的发展对电网和电力结构的影响,而储能技术的发展及其商业化更是与可再生能源的规模化发展紧密相连。Carrington认为帮酒店或其他商业建筑节能不是Stem储能的最终答案,“我们花费了数年时间构建软件系统、融资系统和创新的分布式储能方案是为了提供动态的电网资源,成为电网的可调度容量,从而增强区域电网的可靠性”。

2014年11月,Stem参与南加州爱迪生(Southern California Edison,SCE)公司的储能系统采购投标,并中标85MW。这套储能系统将作为西洛杉矶盆地区域电网的弹性容量,帮助电网公司在网络高峰时期疏导拥堵。

SCE是全美最积极接纳可再生能源的电网公司之一,2014年,该公司辖下的输电网输送了6205MW、将近177亿千瓦时的可再生能源发电,这占了它们全年总输送电量的23.5%。大规模的可再生能源接入为电网的安全稳定带来挑战,SCE不得不将一定规模的储能容量纳入系统。Stem的合约只是SCE储能采购计划中的一部分,整个订单包含261MW的储能装机,涉及多家储能厂商、多种储能技术、多种应用类型,以确保SCE所辖电网有足够的容量满足峰值需求。

中标这个项目让Carrington十分兴奋,这是储能头一次以这样的规模像传统资产那样接入电网。这位上任刚一年的CEO意识到变化在向更深层推进,公用事业公司也将成为Stem的客户群体。

2015年9月,Stem又中标了CAISO的储能系统项目,作为需求侧资源为其提供整合性的储能分流服务,这是储能供应商第一次参与到实时电力市场交易中。通过参与CAISO市场,Stem设置一个目标价格,其预测软件自动接收市场竞价并分配可用的电力到电网中。Stem还通过成功的日前竞价从六个客户端广泛地收集数据,进一步提高预测的准确性和完善自动化。为该项目提供技术平台支持的Olivine公司CEO Beth Reid认为,Stem在PG&E供应侧试点的成功预判说明了需求侧资源有能力在实时市场和日前市场提供服务,像Stem这种自用储能资源(Behind-the-Meter)为电网服务提供了更多的可能性,向未来分布式和更多可持续能源目标迈出重要的一步。

Carrington对这一项目寄予很大期望,认为这一项目对公司意义重大,“参与电力市场交易是一项新的、收益显著的业务,这能使储能从成本中心转化为效益中心。更重要的是它拓展了一个储能公司的可能性,我们一直希望改变人们的思维,让人们重新认识到,储能不单只是一块电池,它还可以是计算机,可以是虚拟电厂,可以是能源互联网的一部分,可以充分参与需求侧管理和电力交易。”

可再生能源的蓬勃发展为储能带来了前所未有的机遇。“我跟很多储能公司的高管谈及储能公司的盈利模式,现阶段大部分公司的商业模式都聚焦于为商业和工业用户降低高峰用电费用,这部分费用对这些客户来说是个大问题。对一个新兴行业来说,这部分需求足够提供一个盈利不错的起步阶段”,但Carrington认为这不是储能的最大价值,“我们应该为电网和间歇性能源增加价值,成为需求侧的资源,发电厂不再是能源链条里的价值创造者,需求侧信息才是。”

“这可能是人类创造出来的最可控的一种资源”,Carrington这样说。

储能市场崛起

当谈及储能一直备受关注的成本问题时,Carrington提醒人们注意,储能电池价格的下降非常显著,这让Stem能持续优化它们的系统。2014年里,Stem一套系统的总体生产成本下降了超过50%,目前还有超过15MW的订单需要交付。

在美国,储能电池价格的整体下降离不开政府长期以来的激励政策,尤其是加州的几项重要措施,可以说引领了美国乃至全球的储能产业发展。早在2001年,加州州政府就推出了自发电激励计划(SGIP),用现金激励电力用户在用电端自建发电设施,鼓励新能源和绿色技术。自2011年起,分布式储能及居民储能也被纳入SGIP支持范围。每年为储能分配约8300万美元的补贴预算,一直持续到 2019年。针对1MW以下的储能系统,SGIP的补贴标准为1.46美元/瓦。Tesla的储能业务就大大受益于这个计划,其锂电池业务有望通过这个计划获得6500万美元返利。

2010年10月,加州州长Jerry Brown签署通过AB 2514号加州储能法案,这是全美首例储能法案。该法案规定加州境内的电力公司须于2020年前完成至少1325MW储能设备,并于2024年前完成装设及启用。因此,加州公共事业委员会(CPUC)通过了“储能采购框架和设计项目”,三大公共事业公司到2020年要完成1.325GW储能采购。SCE储能采购项目正是为了完成该法案规定的任务而作出的部署。

为了将电网规模的储能整合到国家的电力系统中,CPUC将目标任务逐步增加,每2年增长30%到55%。逐步增长的需求让储能公司获得更多机会,同时也允许通过多种不同的功能配置储能系统,Stem直接提供可调度容量是一种,另外也可以通过配套服务和调峰参与项目,不同类型的公司都有机会切入。

值得一提的是,CPUC明确表示这并不是一个资金补贴项目,也不是示范推广项目,最终目的是为了帮助储能产业走向商业化。因此要求每个项目都必须做经济性分析,确保其具有成本效益,若项目没有通过美国电科院(EPRI)和DNV GL模型的经济分析,CPUC有可能将其叫停。

除了加州以外,美国其他的储能法案和激励政策也为市场注入能量,储能法案3617、储能法案1091和2011-2015储能计划等,都对储能尤其是自用储能设备提供了有力支持,投资税收优惠比例达到30%。2009年底,美国政府以1.85亿美元的投资资助16个示范项目,同时撬动了市场上约5.87亿美元对这些储能示范项目的投资。

经过一系列的政策部署,美国储能市场在这两年迎来爆发。GTM季度报告显示,全美储能项目部署容量从2013年的44.2MW增长至2014年的61.9MW,实现了一年40%的增长。而到2015年,全美储能容量更预计将达到220.3MW,比2014年总量的三倍还多。GTM的分析认为,美国的储能市场已经开始崛起,即使现在叫停这些政府激励项目,这个市场也会继续成长。NREL(国家可再生能源实验室)的研究对比了各种情况下的商业设施负荷的太阳能发电数据,发现在当前的价格结构下,非居民用户非常容易达到峰值用电,需要支付高峰用电费用。所以大部分商业用户不得不上光伏+储能这样一套系统来减少高峰用电费用,这样的选项目前被测算出来是最经济的。

这也是Stem这样的公司的市场信心来源,正如Carrington所言,光是削减高峰用电费用的业务已经为公司带来不错的收益,但他表示,Stem应该成为市场的制定者而非单纯的价格接受者。然而,目前对市场最有影响力和推动力的公司仍是那些实力雄厚的电池厂商,这也是Stem面临的真实竞争环境。专注于智能软件系统和解决方案,这是个很好的切入点,但没有电池生产环节也决定了Stem现阶段在产业链上相对缺乏议价能力。

当人们谈及储能时,真正的Big name仍是Tesla这种产业链相当完整的公司。有意思的是,尽管被市场分析和媒体认定为最重要的竞争对手,Carrington对Tesla还是表现得兴致盎然。他表示期待Tesla的Gigafactory能如其承诺一般让锂电池产量翻番,“如果我有钱,我也会投资Gigafactory,这个项目如果成功的话将会大大拉低电池的价格,对整个储能行业是非常大的利好。”

当然,Stem对其定位和商业模式仍保持清晰的认知和坚持,同时它也持续吸引着风投的兴趣,毕竟储能+大数据可以说是当下最火热的两个元素了。除了继续推进C轮融资,Stem还计划进军日本市场,这种典型的能源新创商业模式能否真正改变储能行业,或许在一个与美国截然不同的市场能得到答案。

 
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