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为了实现碳达峰与碳中和，必须积极发展可再生能源。减少化石能源使用，将电力系统转型为以可再生能源为主，这一过程对各国都充满挑战。储能能够平抑可再生能源的波动、取代化石能源为系统提供灵活性资源，被视为这一转型过程中的关键技术。目前，储能技术已经进入商业化早期，对储能的支持也被纳入各国的能源政策之中，如何利
美国：打造本土产业链能实现吗？ 与英国相似，美国也通过完善电力市场的竞争规则来支持储能发展。不少布局海外业务的中国企业都看好美国市场。有储能企业负责人告诉eo，尽管英国、澳大利亚等国家也有市场机会，但体量上都只相当于中国的一个省。美国市场规模更大，市场竞争充分，有很大的开拓价值。 早在2007年，FERC就通过890号法案允许包括储能在内的各种非传统资源提供AGC调频服务。2011年，FERC又颁布了755号法案，确立了调频按效果付费的原则。这些法案帮助调频性能优异的储能设施在市场中获利。中国企业比亚迪累计为美国PJM调频市场的参与者提供过一百多兆瓦储能设备，一度占据当时PJM储能调频市场一半以上份额。 2018年2月，美国联邦能源管理委员会（FERC）颁布841号法案，进一步为储能参与电力市场扫除障碍。这一法案命令所有区域传输运营商（RTO）和独立系统运营商（ISO）修改其市场规则，使储能供应商能够充分参与所有容量、能量和辅助服务市场。FERC要求各个市场考虑储能特殊的物理特性，并把参与市场的门槛直接降到100kW。这使得众多容量较小的储能设施也可以参与市场竞争。 随着电池成本逐步下降，储能电站在美国的部署规模正处在上升之中。在美国，光伏+储能电站和单独的光伏电站一样使用投资税收抵免政策，这也增加了储能的竞争力。 美国能源信息署发布的报告显示，截至2019年底，六成储能电站集中在加州电力市场和PJM市场区域。截至2020年底，规模在1MW以上的电池储能在美规模达到1650MW，比上一年增长35%。美国能源信息署预计，美国的公用事业公司还将在2021—2023年之间部署约10GW储能。 慷慨拨款支持科研 建立自由市场以促进经济繁荣，这是美国乐于对外展示的形象。但较少被提及的是，作为科技强国，美国政府长期投入财政资金支持新技术的研发与扩散，能源技术一直是重点。对储能技术的研发支持从十几年前就开始了。 2007年，《美国储能竞争力法案》出台。《美国储能竞争力法案》旨在支持储能技术的发展，从而促进电动交通工具和输配电技术等的发展。法案要求美国能源部对法案所涵盖的六类项目每年共拨款2.95亿美元，时间跨度为2009-2018年，即十年共29.5亿美元的财政支持。这六类项目分别是基础研究项目、应用研究项目、储能研究中心项目、储能系统示范项目、车辆储能示范项目和电动汽车电池二次应用与处置。 十年的拨款计划结束后，美国国会继续立法，延续对储能研究的资金注入。 2020年10月，《更好的储能技术法案》（Better Energy Storage Technology Act， 简称BEST法案）作为《清洁经济就业与创新法案》的一部分获得国会参众两院通过，后者最终成为了美国《能源政策法2020》（Energy Policy Act of 2020）的一部分。2020年12月，美国《能源政策法2020》由当时即将卸任的总统特朗普签署生效。 BEST法案的核心是一个为期五年的科研及拨款计划，目的是攻关适用于电力系统的先进储能技术，各类储能技术路线都包括其中。BEST法案主要涉及四大类项目：（1）储能系统研发；（2）储能示范项目；（3）长时间储能示范合作项目；（4）关键材料回收再利用研发示范项目。此外，美国《能源政策法2020》还发起了一个储能与微网援助项目，通过拨款支持乡村电力合作社等小型供电单元部署与可再生能源相关的储能和微网项目。 美国《能源政策法2020》储能拨款计划 这些资金主要通过美国能源部流向美国的国家实验室、大学和企业。美国能源部是美国在基础科学研究方面最主要的管理和资助机构之一，目前管理着17 个国家实验室。据其披露，在2017-2020四个财年中，能源部累计投入16亿美元支持储能的研发。包括特斯拉在内的众多美国企业都曾在初创时期获得过能源部的资金支持。 从全文看，BEST法案十分注重长时间储能技术的开发。其研发目标除了追求大规模、低成本之外，特别强调了要分别开发持续放电时间在1小时以内、6小时以上、10-100小时，以及能以周或月为时间单位持续放电的储能系统。对于示范项目，法案要求能源部在2023年之前启动3个示范项目，其中一个项目必须是持续放电时间10-100小时乃至更长时间的储能项目。长时间储能示范合作项目则要求能源部与国防部合作，项目应该示范不同规模的长时储能技术，并促进长时储能技术走向商业化。 本地制造的雄心与现实 与十几年前的政策相比，美国延续了对研发的慷慨支持，但比从前更加注重本土制造业的发展。2020年底，在美国《能源政策法2020》签署的同时，能源部发布《储能大挑战路线图》（Energy Storage Grand Challenge）。“储能大挑战”是一个支持下一代储能技术的加速发展、商业化和应用的综合性项目，旨在维持美国在储能领域的全球领导地位。 “储能大挑战”计划提出了三大战略目标：本地创新、本地制造、全球部署（Innovate Here, Make Here, Deploy Everywhere）。 技术指标上，这一计划的目标是：到2030年，长时固定储能应用的平准化成本达到0.05美元/千瓦时，在2020年的基础上降低90%。该计划认为，如能达到这一成本目标，将有助于储能技术在用电高峰期满足负荷、电网应对电动汽车快充、确保通信等关键基础设施的可靠性等领域具备商业可行性。 除此之外，2021年6月美国白宫发布《建立弹性供应链，振兴美国制造业，促进基础广泛增长》供应链审查报告，提出在半导体、大容量电池、稀土资源和制药四大关键领域加强供应链措施。几乎同时，美国政府发布了《锂电池国家蓝图（2021-2030）》，提出保障原材料供应、建设美国国内锂电池原材料加工能力。提高电池生产能力、废旧电池回收和材料循环利用能力，在美国国内建立完整的锂电池制造价值链。 尽管美国一直走在锂电池研究的前沿，但在过去几十年，产业链却始终没有在美国落地。 一项技术从实验室到工厂再到最终面向用户，其中的过程往往是复杂和波折的。世界上第一块可充电锂离子电池的专利属于美国石油巨头埃克森公司，但由于起火和容量衰减等问题无法解决，这款电池没能实现商业化。解决这些产业化难题的是日本化学家吉野彰。发布全球第一个商用锂离子电池并因此在消费电子领域大获成功的，是日本企业索尼。 1995年，约翰古迪纳夫教授在美国德州大学奥斯汀分校的实验室中研究出将磷酸铁锂作为正极材料，但一家日本公司通过约翰古迪纳夫实验室的日本访问学者窃取了研究情报，此后磷酸铁锂相关专利陷入了一系列复杂的专利纠纷。在各种利益主体在全世界到处打官司的过程中，磷酸铁锂技术实际上已经广泛传播，锂电池和电子产品的产业链最终也集中在亚洲，而不是美国。 今天，美国企业大量采购来自亚洲的电池。例如，苹果手机使用位于中国东莞的日资企业ATL的电池，特斯拉电动汽车使用日本松下的电池，并开始寻求中国电池。在美国的储能市场上，美国储能技术公司也大量使用来自中国和韩国企业生产的电池，这些企业包括宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、LG化学等等。 2021年7月29日，美国电池制造企业KORE Power宣布，该公司将在美国亚利桑那州建设一座年产能12GWh的铁锂电池工厂。根据这家公司发布的新闻，新工厂将是第一个完全由美国企业拥有的铁锂电池本土制造工厂。这一项目预计在2021年年底开工，2023年投产。 自2008年美国金融危机爆发后，从奥巴马到特朗普再到拜登，历届美国政府都强调“振兴制造业”的基础理念，通过出台一系列“再工业化战略”，以此缓解其产业空心化带来的诸多国内问题。锂电池产业是美国看重的战略性产业，但美国的竞争对手也在行动。欧盟、中韩等国家和地区都将锂电池作为产业发展的重点方向，美国的目标可能不会轻易实现。 |
