美國的電池儲能電力裝機將從2021年不足5GW增加到2025年的30GW，五年增長500%。如此增長將使風電和太陽能發電占比提高多少？美國電池儲能電站建設集中于兩個經濟發展快、體量在美國舉足輕重的州：加利福尼亞州和得克薩斯州。這兩個州的電力體系在美國又頗具代表性。電池儲能電力在這兩個州的發展能否帶動更多的州更積極地利用氣候法案所提供的投資稅收抵免的優惠？電池儲能在多大程度上可以支持美國實現2030年的氣候目標？本期《能言能語》播客為您分析。

 

“全文” 逐字稿

 

各位聽眾好，歡迎收聽《能言能語》播客節目，我是趙昂。從本期節目開始，我將用系列討論的方式為大家較為詳細的分析2022年8月在美國國會通過的通脹削減法案對美國能源產業的影響。今天我們先來看一下，電網規模級別的電池儲能電力這一發展迅速的低碳技術。為什么會注意到這個技術？這與我看到的一篇美國能源信息管理局的官方文章有關。

 

文章發表于美國當地時間12月8日，其實也就是昨天的事情，主要內容就是美國電池儲能裝機將從2021年不足5GW，就是500萬千瓦，增加到2025年的30個GW，也就是3,000萬千瓦，等于說5年的時間增長了500%，這是非常驚人的增長預期了。當然我想這個預期因為是官方文章發表，所以大概率是可能實現的，也是根據市場的各種因素來做出的判斷。這樣的增長預期可以與太陽能光伏發電在2010年到2015年這5年時間實現的增長速度相提并論，當然比起來的話，增長速度快的還是太陽能光伏。

 

這個產業的增長預期之所以如此樂觀，主要跟兩個因素有關。第一個是電池儲能技術在電力系統中可以發揮削峰填谷的作用，增加電力系統的靈活調動能力。第二個是通過替代化石能源裝機或是化石能源發電，比如增加風電和太陽能發電等可變的可再生能源電力在電力系統中的比例或者滲透率，這一技術可以成為電力系統脫碳的一個重要手段。也正是基于這兩點，美國的氣候法案當中有專門的這種投資稅收減免的政策，是針對電池儲能技術的。

 

那么關于氣候法案如何支持這一技術，我們稍后來說。先來看一看電池儲能在電力供應當中所扮演的這種獨特的作用。參照美國國家可再生能源實驗室的分析，電池儲能有以下幾個特點，第一它是可以套利的，經濟上是有利可圖的，這樣怎么理解？就是說電池可以在電網供求比較不緊張的時候，或者是在波谷的時候，去吸納電網里面價格比較便宜的電。在白天需求高峰的時候，電池可以放出電來滿足高峰的需求。充電和放電這兩個過程它的成本和收益是有明顯的差異的，所以它可以獲得經濟利益，這對于企業，發電企業、供電企業的這種經濟有效性來講是非常好的一個選擇。

 

第二點的話是提供可靠的電力供應，從而來滿足電力供應高峰時的這種需求。而這種需求一般來講，電網級的這種電池儲能設施滿足它的標準負荷的時候，可以持續供應長達4個小時以上的電力。第三一點，作為電力運行當中的這種儲備電力，面對突發情況可以做出這種較快的響應，這也是評價電力系統是否有韌性，或者可以能達到面對突發情況作出快速響應的一個重要指標了。這些突發情況可以包括電力的供需關系的這種巨大波動，比如說尖峰時刻或者是突發的自然天氣情況，使得這種電力需求突然的增長。另外一部分的話也可能出現這種電力系統當中一些電力負荷它的這種機械性故障，出現停機的情況，這個電池儲能這種電站可以以快則數秒鐘的時間，長則以分鐘或者小時的這種速度做出快速響應，這比一些傳統的發電設施，比如說煤電或者是其它的一些電力可能在響應速度上來講要有優勢。

 

在美國，調峰電力以天然氣發電為主，我們看到美國最大的發電來源用的能源是天然氣。煤炭已經降為比天然氣更低的了，因此電池儲能電站可以替代天然氣裝機，因為在調峰的時候，不再用天然氣裝機來去供高峰的需求，而是用儲能電站，從而降低電力系統的碳強度，因為儲能電站里面的電是來自于可再生能源發電的設施。在提供可靠調峰電力供應方面，電池儲能電站可以在標準裝機負荷的情況下，提供長達4個小時以上的電力負荷供應，這是相當的穩定的，這一點剛才我也提到，從而可以非常有效的降低高峰需求對電力系統的壓力。一般來講高峰需求的這種電力系統壓力的時間也是以4小時為單位，短的，當然長的如果是遇到熱浪天氣的話，這個時間可能再稍微長一點。

 

關于氣候法案當中所提到的主要的政策工具，剛才我也提到了，我們現在就來看一下，所謂的投資稅收減免。美國的氣候法案主要內容還是提供各種激勵，有一種通俗的說法是說他不再用大棒，而是用胡蘿卜。當然不是沒有大棒，我在這個節目的最后也會提到一點。那么投資稅收減免是對電池儲能發展有直接的影響的，因為任何的電力投資它都是一個長期的項目，長期項目當中對投資的稅收提供減免的話，對于整個項目的投資回報的收益會有很大的影響。所以一般來講，對于電力項目來講，這是一個最有效的一種激勵或者是補貼方式。

 

除了這一點其實還有一點非常關鍵，那就是這個政策取消了之前要求建設電池儲能電站的一個約束性條件，那就是如果你要想建設電池儲能電站，必須與太陽能發電設施相連，沒有太陽能發電設施你不可以建。這個政策是取消鏈接或者約束之后，那么建立獨立性的電池儲能電站就變得是可行的，這樣的話就減少了建立電池儲能電站和太陽能光伏一起所必須的這種更復雜的審批流程和門檻，這樣的話可以為著儲能電站的這種快速發展提供這種條件。因此，這種監管的放開以及有效期可以從現在到2030年較長的一個時間的稅收減免政策，大大刺激了產業的增長預期。顯然從電力系統增強調度靈活性和增加風光（風電和光伏發電）的滲透率的角度來看，電池儲能有相當大的這種發展潛力。

 

我們來看一下美國整個目前發電的比例情況，那么美國一年的風電和太陽能發電之和占到全國年發電量的比例是從2018年的約8%一直在增加，到去年2021年占比達到了12%，就是風電和太陽能光伏加起來。同期，煤電是由28%降低了22%，從18年到2021年。天然氣的話，因為它這些年的發展很快，包括美國本國內的天然氣開采的量也越來越多，所以天然氣發電不斷的替代了煤電，所以天然氣發電從2018年占發電系統的總比例有35%增加到38%，超過1/3的電力都是來自于天然氣。可見實現2030年和2050年的短期和長期的氣候目標，美國需要盡快減少煤電的比例，其次是減少天然氣發電的比例。

 

這一過程當中，電池儲能和其它儲能就需要發揮關鍵作用。當然今天我主要談的是電池儲能，其它儲能方式包括抽水蓄能，也是類似的方式，在電價比較低的時候，把水從低處抽到高處，但電價高的時候，再把高出水放下來，去賣掉，賣到電網上來換取差價，另外還有綠色氫能也有類似的情況。

 

我們看到既然有這樣明顯的這種政策的激勵，和它本身在電力系統調度當中所具備的一些優勢，那么我們要簡單的去看一下，如果到2030年美國能夠實現3,000萬千瓦的電池儲能電站的建設的話，它可以有怎樣的一種氣候影響？當然我這邊會補充一點，在目前來看的話，美國有兩個州是在發展電池儲能電站方面走得最快的，一個是深藍州，加利福尼亞州，一個是深紅州，德克薩斯州。一個是民主黨占主要的州，一個是共和黨占主要的州。這兩個州很有意思的，加州是在氣候政策方面是在全美是領先的，德克薩斯州雖然沒有領先，但是德克薩斯州在產業發展方面，它的風電裝機，還有電網的建設和電網的調度各方面也在美國居于領先的地位。所以這兩個州如果能夠在電池儲能方面，在未來5~8年時間做出一些成績的話，可能會帶動美國更多的州加大電池儲能裝機的增長。畢竟根據美國清潔能源產業協會的預測，美國到2030年需要有100個GW的這樣的一個電池儲能的裝機，到2025年大概有30個GW，2026年到2030年的5年時間，還有更大的增長空間。這可以看得出來，可能未來的這段時間是電池儲能電站在美國快速增長的一個爆發期。

 

我們回到剛才說的減排的影響，如果美國電池儲能發電到2025年如期實現30個GW的裝機的話，它能替代多少天氣發電量呢？這里我們假設電池儲能電站的話，每個工作日大概是可以在高峰電力供應時滿負荷運行三個小時，這是一個假設。當然大多數情況下，其實它是可以運行到4個小時以上的。那么每年的話我們按照一周5個工作日的話，大概算一年有260個工作日，從而可以算出來它基本的一個工作小時數，滿足電力高峰需求的時候的工作小時數。

 

它在電力需求低的時候，在電價低的時候，晚上它儲存電網里面的電，或者是說儲存風電和太陽能的一些電力，當然儲存太陽能的電力它就不能是在晚上了，而是在白天，風電有可能是晚上的出力更大，所以不管怎么樣，它的主要的電力來源是可再生能源電力。天然氣的發電的碳強度我這邊也說一下，在美國來講的話，最新的2021年的數據，美國是每發一度天然氣電力它對應的碳排放是0.44公斤二氧化碳當量，這些參數假設完之后，我們就可以初步算出來，到2025年30個GW，就是3,000萬千瓦的電池儲能電站在美國，它可以帶來大概1,000萬噸二氧化碳當量的減排量，這是相當可觀的一個減排量。

 

好，我們下面來說一下剛才我提到所謂美國氣候法案當中所謂的大棒的因素，因為大家都說這是一個激勵的政策，但是它也有一些約束，但這個約束可能對于美國的產業發展來講，其實還是一個利好因素，因為在美國頒布的政策當中，要求在采購可再生能源的這種電力設備方面，應該是要他采購本國生產或者是有更多的這種產業鏈的要求。所以從這個角度來看的話，我們看到電池儲能技術，它的主要一個競爭的產業是電動汽車，因為它們會重疊使用一些大組件的這種電池。電池的話，我覺得從另外一個角度來講，電動汽車的這種發展，它也存在稀有金屬的這種供應的問題，還有產能的問題，還有這種芯片的問題，所以這些放在這個當中來考慮的話，我們會看到美國在短期內要快速的建設更多的電池儲能電站，它的生產和產能還有供應的問題，是不是跟得上？我覺得也是一個問題。當然美國因為有了這樣的政策和基于它本身的一些產業規模，可能在生產方面也許可能這幾年會有一個比較快的進展。

 

當然了，我們也看到電動汽車電池報廢之后的這種再應用，所謂第二次生命的時候，還有更多的資金、研究者能在討論說，電動汽車卸下來的電池，它可以通過一些技術，通過一些新的創新能讓這些電池能變成未來的這種儲能電站。我想隨著電動汽車的發展，可能市場占有率越來越高，它隨著退役的時間慢慢臨近，也會有越來越多的電動汽車退役，退役之后它的電池如果可以被儲能電站這樣的這種新的電力設施方式能夠利用的話，這也是一個非常好的方向。但不管怎么樣，美國在未來三年是否能夠如期實現，無論是可能超期，還是說也許可能在產能方面和供應鏈方面，還有包括電池儲能設施的這種成本方面，遇到各樣的困難的時候，可能也許也會達不到這樣一個目標。但無論怎樣，我們看到美國頒布這個政策之后，是給產業發展注入了一個強心劑，這一點是毋庸置疑的。至于產業發展在政策支持下，是否能夠如期實現它的一些發展目標，甚至超出這些目標，還有待于我們繼續觀察。