什么是能源存儲？能源存儲吸收然后釋放電力，這樣電力可以在一個時間點生產，在另一個時間點使用。能源存儲的主要形式包括鋰離子、鉛酸和熔鹽電池以及流動池。能源存儲有四個主要優(yōu)點：第一，可用于平滑用電流量，因為用電流量會以不可預測的方式增加或減少；第二，存儲可以被整合進電力系統(tǒng)，這樣如果主要電力源壞了，存儲可以提供備用服務，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；第三，存儲可以提高發(fā)電或者傳輸配送資產的利用率，例如可以存儲超過現(xiàn)在需求的電力；第四，在某些市場，發(fā)電成本在某一時點會明顯低于其他時點，存儲有助于平滑成本。從歷史角度說，企業(yè)、電網運營商、獨立電力供應商和公共機構對能源存儲設備的投資帶來了很多益處，無論對他們自己還是整個電網。當存儲成本下降時，所有權將拓寬，許多新商業(yè)模式將產生。
許多人將性價比可接受的能源存儲視為不連續(xù)可再生能源（如太陽能和風電）丟失的連接器，并且能源存儲7天24小時可靠。存儲在滿足其他需求如緩解擁塞和平滑可再生能源發(fā)電導致電力供應不穩(wěn)定方面的潛力巨大，引發(fā)了公共機構的巨大興趣。主要工業(yè)企業(yè)將存儲視為可以改變汽車、渦輪機和消費電子的技術。
然而，另一些人持不同觀點，堅信存儲短時間內不可能成本經濟。這種悲觀情緒不可能消除。能源存儲根本性改變將在未來某個時點發(fā)生，目前存儲還只是滄海一粟。2015年，美國創(chuàng)紀錄的新建了221兆瓦存儲容量，是2014年65兆瓦的3倍多，2014年已比前一年有了大幅提升。但是2015年超過160兆瓦是由區(qū)域傳輸組織PJM單獨部署的。而且221兆瓦在美國超過100萬兆瓦的發(fā)電總量中占比微乎其微。
業(yè)內研究表明近期固定能源存儲潛力巨大。原因之一是成本在下降，到2020年可能達到200美元/千瓦時，是現(xiàn)在價格的一半，到2025年達到160美元/千瓦時或者更少；另一個原因是確認最經濟的項目和最高潛力的存儲客戶已經成為各個不同企業(yè)（包括電力供應商、電網運營商、電池制造商、能源存儲集成商和已與潛在客戶如太陽能開發(fā)商和能源服務企業(yè)建立固定聯(lián)系的企業(yè)）的首要工作。
競爭點在哪兒？模型探索
確定和優(yōu)選項目和客戶比較復雜，意味著衡量電如何被使用、成本如何以及存儲價格是多少。
但是，更多時候可以獲取電力使用數(shù)據(jù)的機構不完全理解如何估算存儲的經濟性；而理解這些經濟指標的機構又苦于接觸不到電力使用的真實數(shù)據(jù)。而且，趨勢是做分析的時候對數(shù)據(jù)平均處理。然而在估計能源存儲前景時合計數(shù)字用處不大，因為彼此緊鄰的相似建筑的電力使用類型也可能完全不同。基于平均數(shù)據(jù)得出的結論在判斷服務哪些客戶能實現(xiàn)盈利方面并不準確。
為確定理想的客戶，需要建立一套考慮以下三類真實數(shù)據(jù)的能源存儲分配模型：
*電力生產和消耗（“負荷分布”），至少以數(shù)秒或者數(shù)分鐘為單位；
*電池特性，包括價格和性能；
*電力價格和稅。
下圖表明確定能源存儲規(guī)模和類型的模型。這些存儲主要用于滿足諸如減緩需求、提供頻率調整服務、改變或者提高規(guī)模電網中可再生電力的控制力以及存儲來自住宅太陽能的電力等目標。
該模型表明，為四個最重要應用（需量電費管理、電網級可再生能源電力、小規(guī)模太陽能+存儲和頻率調節(jié)）中的每個客戶提供能源存儲解決方案已經可以盈利。
需量電費管理
一些客戶需要為高峰時段使用電力付費（需量電費）。能源存儲可以用于降低最高耗量（客戶從電網中使用的最大電力），以此減少客戶的需量電費。據(jù)麥肯錫計算，北美大多數(shù)客戶需量電費的收支平衡點是9美元/千瓦。麥肯錫預計，到2020年該費用可減低至4或5美元/千瓦。重要的是，即使服務同一地理區(qū)域內潛在能源存儲客戶并繳納相同稅收，盈利能力也不盡相同，主要原因是客戶特有的活動不同。另一個有趣的情況是，隨著存儲成本的下降，不僅服務更多客戶有了經濟性依據(jù)，現(xiàn)有客戶存儲的最佳規(guī)模也相應增加。
電網級可再生能源
能源存儲可以平滑或穩(wěn)定風能及太陽能場的產出，也就是說，減少了特定時間發(fā)電的不確定性。為穩(wěn)定風電付出的額外成本可以低至2或3美分/千瓦時。穩(wěn)定太陽能的成本約為10美分/千瓦時，因為太能能場每天運行時間比風能場短。
小規(guī)模太陽能+存儲
在住宅級，太陽能和存儲混合僅在存儲價值大于安裝成本的特定市場和監(jiān)管條件下才可行。例如，當額外產能能夠存儲用于日后的消耗時，即可實現(xiàn)。在那種情況下，消費者需要從電網都買更少的電力以減少成本。
頻率調節(jié)
電網在發(fā)電和消費之間存在連續(xù)的不穩(wěn)定，因為成千上萬的設備毫不相關的啟動或者關閉。這些不穩(wěn)定造成電力頻率不一致，這會有損敏感的設備，并且如果不檢查或者允許這些不一致擴大將有可能影響電網的穩(wěn)定性。由于其快速反應時間和有效的充放電能力，存儲系統(tǒng)可以很好的進行頻率調節(jié)。
據(jù)麥肯錫分析，存儲在選擇頻率調節(jié)的市場可以盈利。理想的說，電池可以維持在特定的充電狀態(tài)以減少存儲的需求量。
如何競爭：電池狀態(tài)
電池技術，尤其是鋰離子電池，正在獲得越來越多的關注，取得的進步也最大。2015年新的能源存儲布局中95%是鋰離子技術。它們也被廣泛應用于消費電子，同時在電動車應用中也有很大前景，如混合動力車和電動車。鋰離子電池價格一直在下降，安全性不斷提升，而且它們既可以短時間內需要大量能源的環(huán)境中（如電力環(huán)境）應用，也可以在較實踐中需要相對較少能源的能源環(huán)境中應用?？傮w而言，這些特性令鋰離子電池適合在整個電網（從大型公共級設備到輸配設施，以及獨立商業(yè)、工業(yè)和住宅系統(tǒng)）作為固定能源存儲。
麥肯錫的模型向公共級能源存儲證明了鋰離子電池的中心地位，但也提出2項警告：第一，根據(jù)具體應用匹配不同類型鋰離子電池的性能非常關鍵。例如有兩家主要的鋰離子電池供應商正在競爭一個特殊的工業(yè)應用，其中一個公司的產品由于更快的充放電能力在86%的工作區(qū)域中比另外一家更經濟，每年可增加收益接近25美元/千瓦時。第二，在一些特殊應用中，非鋰離子技術可能工作效果更好。對于需量電費和住宅太陽能+存儲，某些鉛酸產品比鋰離子電池更劃算。對于大型風電設施，除了極短時間（少于一小時）情況下，流動池都比鋰離子電池經濟，這種情況預計可持續(xù)到2020年。
政策和市場限制
麥肯錫模型表明，即使今天能源存儲也有利可圖，支持性的政策將會迅速使市場擴大。在確實提供監(jiān)管支持的市場如美國PJM和加利福尼亞市場，能源存儲比其他沒有政策支持的產品應用的快。在大多數(shù)市場，政策和鼓勵沒能優(yōu)化能源存儲配置。例如，不連續(xù)的可再生能源產出可以每分鐘兆瓦的速度改變，但是沒有大的鼓勵將可再生能源存儲用作平滑電力產出。
另一個問題是稅收不同，且對鼓勵能源存儲配置沒有連續(xù)性。這樣一來，具有相似負荷需求的客戶也有不同選擇，一些稅收為電力系統(tǒng)采用存儲提供了鼓勵，然后也有一些沒有。將負荷與合適的稅收匹配并確保稅收的穩(wěn)定有助于對能源存儲建立經濟的商業(yè)模式。
最后，不能將具體模型、客戶數(shù)據(jù)和電池性能（部分由于政策選擇和規(guī)則限制數(shù)據(jù)獲取）導致確定和獲得現(xiàn)有機會也很困難。
如何把握未來
首先，能源存儲已經在特定應用中實現(xiàn)成本經濟。這一點在強調正式授權、一些存儲項目補貼和非經濟或者很難衡量存儲經濟特性的情況下被忽略。
第二，市場參與者需要獲得詳細數(shù)據(jù)，以此確認和優(yōu)先有經濟收益的客戶。由于能源存儲的復雜性，配置更需要推動銷售模式而非拉動銷售模式，優(yōu)先采用創(chuàng)造性的方式獲取和使用數(shù)據(jù)的企業(yè)。
第三，存儲提供商在設計存儲系統(tǒng)時必須開明，決定使用鋰離子電池、鉛酸、流動池或者其他技術哪一個才能獲得最大價值。采用多項技術可能帶來額外成本，但也會避免突然的價格上浮。
第四，使用電池和負荷數(shù)據(jù)的公司可能獲得良好收益。每個客戶的獨有特性要求定制產品，包括發(fā)現(xiàn)和獲取最大價值計算方法的進步。隨著監(jiān)管和技術的演進，有力的客戶關系有助于獲得相關數(shù)據(jù)和開發(fā)最有經濟性的解決方案。
第五，如何利用存儲降低系統(tǒng)成本需要一些思考。案例可能包括與電力生產和消耗重大變動相關的價格信號，鼓勵存儲服務于鄰近多區(qū)域的規(guī)則，以及優(yōu)先可再生電力自我消費的稅收。
最重要的提示是，能源存儲的大規(guī)模配置對許多電力市場可能顛覆以往商業(yè)。例如在發(fā)達國家，傳統(tǒng)上中央或大型發(fā)電設施被用于滿足即時需求，輔助服務用語平滑發(fā)電和負荷間的矛盾。能源存儲正好提供這樣的輔助服務。最終，隨著成本的下降，存儲也將扮演更多角色，為電網提供越來越多的電力，代替電廠。當然，現(xiàn)在這一時刻還沒有到來。必須承認，能源存儲有機會從物理性和經濟性方面改變工業(yè)結構，該結構在上世紀或更久前定義了電力市場。
