美国电力储能发展的经验与启示
随着新能源的日益普及，以及电网调峰、提高电网可靠性和改善电能质量的迫切需求，电力储能系统的重要性日益凸显。美国从政策法规、技术研发、示范工程等方面大力支持电力储能发展，本文介绍了其相关经验，并提出了对我国的借鉴意义。
一、制定政策法规，启动储能市场
美国政府对储能行业的政策支持力度较大，已将储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术，相关的法案、计划、投资和补贴政策不断出台。在良好的形势下，美国储能市场一直稳步增长，在2010年达到6亿美元，预计未来每年平均增长26.6%，到2015年将接近20亿美元。
2010储能修订法案(S.3617)
2010年7月20日，一项储能法案提交到美国参议院，该项法案是对2009年储能法案的修订，提供了各种类型的补贴政策。根据该法案，美国对大容量储能设备(额定容量至少1000千瓦并维持1小时)将提供20%的投资税收抵免，对应用于家庭、工厂、商业中心的分布式可再生能源的储能设备提供30%的投资税收抵免。用于插电式混合动力汽车的储能设备(能够应用于智能电网，控制时间充放电)也可享受30%的投资税收抵免。符合条件的储能设备需要有至少80%的储能效率。
2010加州储能法案(AB 2514)
加州储能法案规定了两期储能目标以及完成时间，其要求加州公用事业委员会在2012年3月1日之前启动制定私营电力公司两期储能目标的程序，并且在2013年10月1日之前发布这两项目标。同时规定，私营电力公司到2015年12月3日必须实现第一期目标，到2020年12月31日必须实现第二期目标。同时，给予所有地方公共电力公司一年的宽限期，将在2014年10月1日前确定第一个目标，并且必须在2016年12月31日之前实现这一目标，第二期目标必须在2021年12月31日之前实现。这项法案不包括加州范围内拥有客户数低于60000个的电力公司。该法案将提供110万美元用于建立储能监管机制，通过监管采购程序、评价成本效益、监察储能技术对纳税人的影响等，来促进实现两期目标。
其他政策
在奥巴马颁布的新能源政策中要求所有新能源项目必须配备储能技术方案。在美国“电网2030”计划中，大容量储能技术列为优先级最高的目标技术。此外，美国为储能发展提供了很大的资金支持。2009年上半年，美国政府拨款20亿美元用于支持包括大规模储能在内的电池技术研发。2009年8月5日，拨款24亿美元支持电动汽车的发展，其中就有一部分经费用于车用动力储能电池的开发。同年10月27日，在美国能源部制定的关于智能电网资助计划中，安排的储能技术项目超过了其他所有项目，达19个，资金支持力度也最大。同年11月，美国能源部又拨款2亿美元支持规模化储能技术的研发。2010年7月，美国能源部再次拨款2765万美元用于电网储能计划。
二、加强技术研发，开展示范工程
电力储能的发展离不开政府部门、能源企业、研究机构等多方的积极参与，通过试点项目、研究报告等方式深入推进储能技术的研究、试验和商业化示范。美国能源部(DOE)、美国可再生能源实验室(NREL)以及派克研究(Pike Research)等定期推出储能方面的研究报告，如DOE的年度储能研发进展报告、Pike公司的储能系统辅助服务报告等。这些对储能技术基础研究的投入，使得美国能够在储能领域提出问题并解决问题，不断审视发展情况，进行技术储备。同时，在研究的基础上，美国大力开展多种类型的示范项目，储能技术呈多元化发展格局，加快了储能进入实际应用的步伐。
1.电池储能技术
(1)在新能源并网中的应用
大规模风电、太阳能发电等间歇性新能源的发展，对电网的安全稳定运行构成了严峻挑战，而发展大规模储能技术是有效应对这一挑战的解决方案。
在美国，佛罗里达州建造了2*5kW*4h全钒液流电池储能系统，用于光伏并网发电，该系统于2007年投入运行，对于平滑输出和储能发挥了重要作用。
(2)在分布式能源中的应用
电力储能技术在分布式发电中起着重要作用，可以提高发电系统的稳定性和可靠性，保证区域(微)型电网的平衡供需。随着并网的分布式能源系统越多，对电网的冲击越大，因此需要开发和建设配套的储能系统来保证发电和供电的连续和平稳。
目前，离网式分布式能源主要应用电池储能，例如，美国AEP公司将于2010年建成以锂离子电池进行储能的3MW社区储能系统(CES)，该储能系统主要是用于社区分布式能源。
(3)在“削峰填谷”中的应用
电力系统引入储能技术后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，而且可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，满足安全稳定运行的要求。
在美国，夏威夷毛伊岛安装了一个1.5万千瓦的储能电池系统，和从瓦胡岛风电场购买的电力配套运行。该风电场装机容量为3万千瓦，计算机将保持电池在一天中的大多数时间处于半充电状态。如果风力骤然增强或减弱，电池将平稳电流。该储能装置的成功之处在于其拥有频率调节功能。电池系统可以在电价较低时储存电力，而在电价较高时送出电力。该电池系统可以容纳1万千瓦时的电量，相当于一个3万千瓦的风电场满负荷运行20分钟产生的电力。
(4)在电能质量管理方面的应用
在现代电力系统中，用户对供电质量的要求越来越高，储能系统可以提高电能质量，增强系统的供电可靠性。美国在这项应用上有很多成功的经验。
在阿拉斯加费尔班克斯市有一个重达1400吨的镍镉电池储能系统，占地面积相当于一个足球场，可以满足4万千瓦的电力需求。该系统已安装两年，避免了81次停电事故。2010年3月，美国德克萨斯州安装了由80个电池模块组成的容量为4MW的钠硫电池储能系统，可以持续供电8小时。
2.其他形式的储能技术
美国使用的另外一种储能技术是抽水蓄能。目前，效率最高的储能形式当属抽水蓄能电站，其效率在70%到85%之间。加州最大的抽水蓄能设施之一是海尔姆斯(Helms)抽水蓄能设施。该设施通过发电模式可产生120万千瓦的电力，通过泵送模式可产生93万千瓦的电力。太平洋燃气与电力公司(PG&E)在加州东部莫凯勒米河(Mokelumne River)建设40万千瓦到120万千瓦的抽水蓄能电站进行可行性研究，该项目将有助于应对日益增长的太阳能和风能发电。
此外，美国还使用其他方法储存电力。纽约州的一家电力公司建设一座由200个飞轮组成的电力储存装置。每个飞轮上方安装一种可交替作为发电机或电动机使用的装置，能够在飞轮里储存或获取能量。美国能源部为两个压缩空气储能项目提供资金支持，其中一个是为纽约州北部耗资1.25亿美元的15万千瓦的项目提供3000万美元支持，另一个是为北加州耗资3.5亿美元的30万千瓦的项目提供2500万美元支持。这两个项目都在负荷低谷时段储存电力，并在负荷高峰时段送出电力。
三、对我国的启示
我国“十二五”期间将重点支持新兴产业的发展，在能源行业，新兴产业涉及风能、太阳能等新能源的开发利用，以及智能电网、分布式能源、车用新能源等技术的产业化应用。这些新兴产业的大规模推广和应用，都需要依靠高效、绿色的储能技术和产品。结合美国储能的发展经验，我国有几点值得借鉴。一是加强储能规划和激励性政策。我国新能源的快速
发展没有配套的储能规划，而且与电网、电源脱节。在新近确定的七大战略新兴产业中，提出要加强新能源并网及储能，还需给予更多这样的政策激励，出台财政补贴政策、严格的技术标准和管理规范，驱动储能产业发展;二是积极开展储能技术示范项目。我国储能行业起步比较晚，技术还不成熟，随着可再生能源的普及应用、电动汽车产业的发展及智能电网的建设，及时掌握储能技术发展的最新信息和数据，加大储能研发和应用示范力度，突破关键技术，拓宽应用领域;三是建立储能产业链，降低成本。目前储能技术和产品成本偏高，这有可能使浪费能源比储能更经济，需要建立储能产业链，推动储能行业健康快速发展，从而实现我国新能源振兴和落实节能减排国策。
(责任编辑：王杰)