欧洲公用事业规模电池存储系统建设

值世界各地努力弥合全球变暖与气候行动之间日益扩大的差距之际，人们对可再生能源及电气化等缓解策略寄予厚望。为实现全球气温升幅控制在工业化前水平 1.5°C 以内的目标，到 2050 年，风能和太阳能将成为电力供应的主力军，在某些模型中，风能预计可贡献约 35% 的发电量，太阳能则为 25%。[1]

但风能和太阳能存在一个重要警示：除非能够即时并网使用，否则如何储存这些风力涡轮机和太阳能板所产生的所有能源，是一个相当复杂的问题。如果没有足够的储能介质，一旦太阳被云层遮蔽或因风力缺失导致叶片停转，则家庭与工业仍将面临能源短缺的困境。

此难题的解决之道在于公用事业规模电池储能系统 (BESS)，其可在电力部署前预先存储可再生能源电力，而安利捷能源旗下的 FRV 正是该新兴领域的先驱者之一。

鉴于 2023 年气温再度刷新纪录，^[2]与气候相关灾害[2]导致数千人丧生，BESS 设施的急剧增长也就不足为奇。

预计到 2030 年，全球大型储能系统的规模将达到 411 GW，约为 2021 年运营容量的 15 倍。^[3]大规模投资给整个市场带来了急需的震撼。仅 2022 年，BESS 设施即获得超 50 亿美元投资，为前 12 个月的三倍。而这仅仅是个开始；据麦肯锡专家预测，至本十年末，BESS 市场规模或将翻倍，全球规模有望触及 1200 亿美元至 1500 亿美元。^[4]

美中两国或将继续主导该行业，至 2030 年或将拥有超半数此类储能系统。但其他地区亦在行动，尤其是欧洲，正迅速追赶这些工业巨头。

在深入探讨欧洲大陆对公用事业规模电池存储的接纳之前，我们先来关注支撑该行业发展的技术以及其助力应对气候变化的巨大潜力。

一系列解决储能困境的解决方案

公用事业规模蓄电池与发电装置（主要为风力涡轮机和太阳能电池板）和输电网络连接。每个装置的存储容量各异，从几兆瓦时到数百兆瓦时不等。目前，约 95% 的系统依赖于锂离子电池运行。[3]单个 40 MWh 电池可减少约 400 小时的电网拥堵，并节省约 200 万美元的燃料成本。[4]

电网规模电池或可大幅削减能源行业的碳足迹，该行业二氧化碳排放量占全球的 40% 以上。[5]

相比竞争技术，锂离子电池展现出以下几大显著优势：

• 可重复充电数千次，性能下降幅度最小，
• 可制造成任何容量，
• 兼具相对低成本与卓越的安全记录。

现代锂离子电池技术亦相当智能，旨在使用定制的算法驱动型软件将最佳模式的能源释放到电网中。

这项技术十分巧妙且极具吸引力：系统通过在电极之间传递锂离子来实现充电和放电。锂化金属氧化物通常作为阴极用于储存，碳作为阳极用于提取。据全球商业咨询公司麦肯锡预测，至 2030 年，整个锂离子电池链的年增长率将达到 30%，市场规模将扩大至 4.7 TWh。[6]

锂离子电池绝非唯一一种能够从不稳定的可再生能源中获得可靠能源供应的技术 。

相比锂离子电池，钠离子电池存储的能量更少，寿命更短，但其成本比锂离子电池便宜五分之一。在锂供应量出现下降的情况下，钠离子电池可填补市场空白[7]。2023 年至少有六家新制造商开始生产钠离子电池。

液流电池通过溶解在液体中且被一层隔膜隔开的一对化学成分产生能量，并使用电解质提取电子。相比固体电活性材料，其效率更低，但该技术确实具备公用事业规模的应用潜力，且已有一座 400 MWh/100 MW 的液流电池储能电站正在为中国港口城市大连的千家万户供电。

其他创新亦振翅欲飞。压缩空气系统（从加压容器中释放空气，使涡轮机旋转）、机械重力电池（在能源短缺期间，让配重块从塔上落下，产生扭矩），甚至沙电池（使用沙子作为高温储能介质，将热量储存在筒仓内）均处于不同的发展阶段，随时准备补充锂离子电池系统的主导地位并彰显储能概念的多样性。

无论储能的未来取决于稀土矿物、沙子还是重力，有一点是毋庸置疑的：如果缺乏广泛的电池基础设施支持，社会将永远无法彻底摆脱对化石燃料的依赖。电池如同一座桥梁，引领我们轻松迈向净零排放的未来，有效规避气候变化带来的极端后果。

欧洲的立法者似乎对公用事业规模储能的重要性有着格外清醒的认知，他们推动的市场增长趋势可以用一个短语来概括，即“电动化”。

发电量激增：欧洲于电池储能领域处于领先地位

欧洲正热火朝天地推进一系列新的电网规模 BESS 项目。

2022 年，全欧洲范围内共计投产了 170 个独立项目，约新增了 1.9 GW 的储能容量，其中英国、法国、德国和爱尔兰的大型扩建项目尤为突出，引领了这一趋势。2023 年的最终数据尚在统计之中，但据预测，这一年的新装机量将激增至 3.7 GW，年增长率近 100%。[8]

2023 年的扩张主要源自以下几个国家的贡献：英国（新增 1,512 MW）、意大利（新增 853 MW）、法国（新增 337 MW）、德国（新增 215 MW）、爱尔兰（新增 205 MW）、立陶宛（新增 200 MW）和瑞典（新增 112 MW）。

目前已经确立了一条发展路径，未来将取得更加迅猛的进展。若当前计划得以顺利实施，则从现在到本世纪中叶，欧洲各地将至少建成 95 GW 的新公用事业规模 BESS 设施。这些宏伟目标使截至 2023 年初已累计安装的 5 GW 的储能设施显得微不足道，其总投资超过 700 亿欧元。[9]

展望未来，德国、英国、希腊、爱尔兰及意大利等国预计将引领潮流，冲锋在前。这些预测可能只是冰山一角，因为 24 个欧盟国家中，有 14 个国家尚未公布其部署可再生能源储能设施的具体目标。

随着容量的不断提升，性能也将相应增强；预计到 2050 年，拥有 4 小时以上存储时间的电池将占据总安装量的 60% 以上，相比之下，2025 年这一比例仅为 22%。

英国的储能行业正迅速走向成熟。大宗商品分析机构 S&P Global 认为，这是由于英国已成为储能领域的“先行者”。早在 2016 年，英国国家电网向八个项目提供了为期四年的快速响应合同，这些项目涵盖的能量规模达 201 MW，在当时，这一规模是整个欧洲已安装容量的两倍。[10]

英国的强劲势头丝毫没有减缓的迹象。2023 年第四季度，全国有近 420 MW 的新电池储能项目投入运营，这一增幅创下历史新高，相比上一季度增长了 13%。此间，共计八个主要商业规模设施开始投入运营。发电量激增使英国的 BESS 存储容量达到 4.6 GWh。[11]

那么，推动欧洲电池储能项目日益普及的关键因素有哪些？我们又能从中汲取哪些经验教训来激发工业化世界其他地区的类似热情？

政策制定者深刻认识到 BESS 的巨大潜力

欧洲正深陷能源危机之中，2022 年俄罗斯天然气供应量锐减了 80% 以上，且自 2021 年以来，油气批发价格更是飙升了 15 倍。[12]欧洲愈发寄望于寻求可再生能源来填补能源需求缺口并逐步降低价格，而电池则成为储存电力的理想之选。

正如倡导者强调，电池储能的合理性不仅体现在能为人们的钱包减负，同样也能体现在守护蓝天白云之上。

尽管欧洲的气候相对温和，但依然无法避免全球变暖的切实影响。德国、奥地利、匈牙利、捷克和斯洛文尼亚只是去年遭受洪水侵袭的部分国家，其中斯洛文尼亚在短短 24 小时内遭遇了一个月降雨量的暴雨，预计损失高达 5 亿欧元。^[13]整个欧洲大陆的高温引发了葡萄牙、西班牙和希腊等地的野火肆虐。2022 年，欧洲的气象灾害约导致 16,365 人死亡，156,000 人受灾。^[14]

但欧洲公用事业规模电池市场激增的主要原因在于一系列鼓励此类项目激增并提升其接受度的政策环境。

欧盟的 REPowerEU 计划旨在加速能源转型，目标是在 2030 年前将该地区可再生能源占比提升至 45%[15]。该计划概述了一项价值 8 亿欧元的清洁能源基础设施投资方案，涵盖储能项目及通过连接欧洲基金 (CEF) 能源倡议推动的跨境能源基础设施建设。[16]

去年 3 月，欧盟委员会 (EC) 公布了净零工业法案，该法案是欧盟绿色协议产业计划的一大支柱，旨在通过扶持国内电池制造业的发展，为电网规模储能项目开辟新的资金来源。^[17]

与此同时，欧盟委员会提出的电力市场设计 (EMD) 改革方案，将电力存储系统置于优先地位，旨在努力构建能源独立体系[18]。

其中一项战略是设定国家层面的灵活性目标，旨在促进“需求响应”和储能的发展，并加强各国与批发市场之间的能源共享。^[19]

欧盟更广泛的绿色产业计划还包括一项关键原材料法案，旨在加强绿色转型所需核心材料（包括关键电池材料锂及其他稀土元素）的精炼、加工和回收。[20]

立法协调已留下深远的持久影响。去年年底，意大利就获得了一项总额达 177 亿欧元的计划拨款，用于建设 9 GW 以上的储能设施。与此同时，德国电力公司 RWE AG 正于荷兰建设一个公用事业规模电池设施，旨在将其 OranjeWind 海上风电场整合到电网中。就其国内市场而言，RWE AG 还支持林根、韦尔讷及其他两个位于北莱茵-威斯特法伦州的大型电池项目。[21]

立法支持 BESS 计划的效力已在全球其他地方得以证实。作为有力证明，我们可以研究澳大利亚 200 亿澳元的“重新布线国家”电网升级计划，该计划对正在建设的公用事业规模电池项目的范围产生了指数级影响[22]；或者可以参考美国 2022 年的《通胀削减法案》，2024 年美国的电池存储容量预计将因此翻倍。[23]

尽管欧洲 BESS 工厂正迅速崛起，政策环境也日益向好，但在该技术充分发挥其全部潜力之前，仍需跨越几道难关。

持续的挑战是否会妨碍电池厂的发展？

电网规模电池项目于欧洲大陆大量涌现，开发商却抱怨存在过多的繁文缛节及不必要的成本。尽管近期在某些方面取得了一定的进展，但欧盟在监管协调上仍显不足。即便是现在，新的 BESS 发展仍需获得各国的批准，而这些国家往往拥有相互冲突的优先事项和不统一的法律定义，这导致了整个欧盟范围内商业模式的不一致性。[24]

在电网互操作性、辅助服务的交付以及投资者认为必要的长期合同推出等方面，仍面临一系列关键挑战，这些挑战激发了人们对这一仍处于相对起步阶段的技术的种种猜测。

欧洲市场依然处于分散状态，迄今为止，整合力度尚不足以确保该行业的稳定发展。[25]整个电池价值链的价格波动问题依然突出。截至 2022 年 12 月，碳酸锂价格（含成本、保险及运费）约为 7.5 万美元/吨，同比增长 122%。[26]

尽管即将实施诸如欧盟《关键原材料法案》（见上文）等缓解措施，但关于供应链弹性的忧虑依然挥之不去，尤其是关于那些对电池制造至关重要的稀土矿物储备的担忧。电动汽车 (EV) 制造商正与其他行业激烈竞争，竞相获取锂等稀缺资源，从而导致了储能市场的积压。例如，大众汽车未来三年的电池采购量将远超 10 家最大储能供应商采购量的总和。[27]

还需克服一个公众认知方面的难题。开采稀土矿物会消耗自然资源，引发生物多样性的减少，且往往会污染当地地貌。在新兴市场，这类矿物的来源问题、原住民权益的保障情况以及是否存在强迫劳动等问题，往往会进一步损害相关企业的声誉。将“电池驱动的欧洲”这一愿景变为现实，不仅需要决心与智慧，还需要在财务资源上全力以赴。

若想顺利完成任务，则必须有一个充满活力的私营部门提供有力支撑，这个部门应乐于将其资本投向那些具有长期效益且能改写游戏规则的 BESS 解决方案。

私营部门能够助力电池储能的快速发展

Fotowatio Renewable Ventures (FRV) 是安利捷的旗舰可再生能源业务，已经拥有强大的创新血统。

FRV 活跃于五大洲，专注于开发和管理太阳能、风能和混合能源项目，以及一系列电池存储系统。

FRV 正引领私营部门在欧洲推广 BESS 工厂，尤其关注英国，英国已成立由 David Menendez 领导的 BESS 卓越中心。

2023 年，FRV 已经完成其两个主要英国电池存储项目（即西萨塞克斯的 Contego 和埃塞克斯的 Clay Tye）的融资，Clay Tye 是英国有史以来最大的 BESS 项目之一，一经投入运营便成为欧洲最大的 BESS 运营设施。

Clay Tye 于 2024 年 3 月底投入运营，输出功率为 99 MW，发电量为 198 MWh。该项目采用 52 块特斯拉 Megapack 锂离子电池，同时配备了特斯拉 Autobidder AI 软件，以便实现能源容量交换及高效的项目管理。

Contego 从 28 块电池中获得了 34 MW 的输出功率及 68 MWh 的发电量。

FRV 还着手在米德兰兹建设另外两个英国 BESS 项目。每个项目总面积为 1.01 公顷，二者总发电量约为 100 MW。这两个锂离子电池存储系统将向配电网络输入和输出能源。

FRV 的霍尔斯湾电池项目位于英国多塞特，自 2020 年以来顺利运营，这是此类项目的建立基础。在英国国家电网针对平衡机制的全新、更广泛的访问应用程序编程接口 (API) 中，该 15 MWh 电站率先上线。

FRV 目前在英国拥有 5 GW 以上的 BESS 项目，这些项目正处于不同的运营或开发阶段。澳大利亚的类似项目亦为此锦上添花，该公司正在维多利亚州 Gnarware 开发 BESS 设施，并在昆士兰州 Dalby 开发混合太阳能和 BESS 工厂。此外，FRV 还拥有希腊 BESS 项目的多数股权，并于 2024 年 2 月与 AmpTank Finland Oy 合作，共同开展芬兰公用事业规模电池储能系统（BESS）项目。

安利捷部副主席Fady Jameel 表示“电网规模电 池储能系统是连接可再生能源与社区可靠生态电力供应的关键桥梁。开创性的 BESS 技术有助于确保家庭与企业的全天候电力供应，为全球电力网络提供用电高峰时段的灵活电力支持，同时加速我们自化石燃料的必要转型。

[1] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Webinars/07012020_INSIGHTS_webinar_Wind-and-Solar.pdf

[2] https://www.theguardian.com/environment/2023/dec/27/2023-costliest-climate-disasters-poor-lose-out-global-postcode-lottery

[3] https://www.windpowerengineering.com/how-three-battery-types-work-in-grid-scale-energy-storage-systems/

[4] https://www.irena.org/-/media/Files/IRENA/Agency/Publication/2019/Sep/IRENA_Utility-scale-batteries_2019.pdf

[5] https://documents.worldbank.org/en/publication/documents-reports/documentdetail/873091468155720710/Understanding-CO2-emissions-from-the-global-energy-sector

[6] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/battery-2030-resilient-sustainable-and-circular

[7] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/enabling-renewable-energy-with-battery-energy-storage-systems

[8] https://www.energy-storage.news/europe-deployed-1-9gw-of-battery-storage-in-2022-3-7gw-expected-in-2023-lcp-delta/

[9] https://auroraer.com/media/european-battery-markets-on-track-to-attract-over-70bn-e-investment-by-2050/

[10] https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/123022-opportunity-for-battery-storage-as-big-as-it-has-ever-been-in-europe

[11] https://www.solarpowerportal.co.uk/q4-2023-sees-largest-quarterly-increase-in-battery-energy-storage/

[12] https://www.imf.org/en/Publications/fandd/issues/2022/12/beating-the-european-energy-crisis-Zettelmeyer

[13] https://www.euronews.com/green/2023/08/08/torrential-rain-flash-floods-and-raging-wildfires-europes-extreme-summer

[14] https://news.un.org/en/story/2023/06/1137867

[15] https://commission.europa.eu/strategy-and-policy/priorities-2019-2024/european-green-deal/repowereu-affordable-secure-and-sustainable-energy-europe_en

[16] https://www.iea.org/policies/15691-repowereu-plan-joint-european-action-on-renewable-energy-and-energy-efficiency

[17] https://www.energy-storage.news/european-commissions-net-zero-industry-act-includes-energy-storage-as-eligible-technology/

[18] https://energy.ec.europa.eu/topics/markets-and-consumers/market-legislation/electricity-market-design_en

[19] https://www.energy-storage.news/european-commissions-raised-ambition-for-energy-storage-in-electricity-market-design-welcomed-with-caveats/

[20] https://www.reuters.com/markets/commodities/eus-hunt-critical-minerals-2023-12-18/

[21] https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-02-15/battery-storage-for-europe-s-grids-may-finally-be-getting-ready-for-net-zero

[22] https://www.energy-storage.news/australia-had-over-2gwh-of-large-scale-battery-storage-under-construction-at-end-of-2022/

[23] https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=61202

[24] https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-02-15/battery-storage-for-europe-s-grids-may-finally-be-getting-ready-for-net-zero

[25] https://www.mckinsey.com/industries/automotive-and-assembly/our-insights/enabling-renewable-energy-with-battery-energy-storage-systems

[26] https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/123022-opportunity-for-battery-storage-as-big-as-it-has-ever-been-in-europe

[27] https://www.spglobal.com/commodityinsights/en/market-insights/latest-news/electric-power/123022-opportunity-for-battery-storage-as-big-as-it-has-ever-been-in-europe