縱觀目前全世界各國的能源轉型過程，德國無疑可以稱為全球能源轉型的標杆。首先，德國其實並不是一個傳統的可再生能源資源大國，無法像挪威一樣大力發展水電；其次，德國是一個傳統能源生產和消費大國，著名的魯爾區一直都是煤炭開採和消費的主要地區，在這樣的背景下，德國的可在生能源發電量在2017年達到38.2%，而這其中68%的貢獻來自

能源轉型到儲能革命

從新能源消納的角度來看，在能源轉型的下一個階段，儲能技術無疑會是未來能源系統的關鍵。傳統的電力系統，因為發電可以根據需求進行調整，不需要太多的儲能容量。隨著更多的可再生能源的併網利用，情況發生了戲劇性的變化，因為風力渦輪機和太陽能光伏發電系統的發電量對於天氣的依賴性較強，加上分佈式發電系統的多元化，各種電力併網的協調控制也越來越動態化，要想大力發展清潔能源，大容量儲能必不可少。除了能夠保障大量可再生能源電力的消納以外，儲能技術還能完美的起到供給側的行業耦合的作用。所謂行業耦合，就是通過相關基礎設施和儲能將交通行業、工業和建築行業的供能整合在一起，以方便各行業的能源供應，同時減少各行業的碳排放。下圖列出來儲能的各種應用：

但由於投資和運營成本的問題，在未來的幾十年裡，大規模的儲能設施只能在一些示範項目中慢慢摸索。但如果換一種思路，把無數的小型家用儲能設備和電動汽車電池作為儲能設備，是不是也能保證未來的大容量儲能需求呢？此外，可再生能源的份額不斷上升，整個能源系統的趨勢也是從一個高度集中的能源系統向分散、靈活和可再生的分佈式能源系統進行轉變，家用儲能設備和電動汽車的分佈式儲能恰恰可以提供這種轉換所需的靈活性。這種想法在德國催生了一個獨特、充滿活力儲能行業，甚至可以說是加速德國能源清潔化的關鍵。

家用和電動汽車的電池所能做到的僅僅是間歇性的儲能，通過電價或等補貼，或者其他的激勵措施，鼓勵用戶在可再生能源富餘的時候，消耗多餘的電量。但僅僅是這麼一小步，就被稱為了德國能源轉型下的一次壯舉，甚至被稱為“

特別是最近在電池價格大幅下跌的推動下，德國家用儲能設備的需求劇增，截止到2018年夏末，德國安裝了10萬個家用太陽能電池，電動汽車數量的更是不斷增加，這兩點意味著，一波更大的電池儲能革命浪潮正向德國襲來。

戶用儲能系統的爆發

鋰電池在電子產品以及在電動汽車中越來越多的應用，使得鋰離子電池價格的大幅下跌。在不到5年的時間裡，德國的電池成本下降了一半以上，未來還將繼續下降。戶用儲能電池的主要作用有：

光伏儲能：由於光伏發電的不可控性，其特性曲線是：僅在白天尤其是午間發電，利用電池將白天發的電儲存起來。尤其是對於住宅光伏客戶，儲能系統能大大提升自身的光伏發電量使用效率。PV儲能系統的主要經濟性體現在他們自身的電力消耗比率較低，從而能減少從公共電網獲取的電量。通過添加電池，理論上該比率可以上升到100%，但由於經濟性原因很少能夠真正實現。目前在歐洲，單個光伏系統的自耗率平均為35％，電池價格佔整個儲能系統費用的50%以上。

戶用調峰及需求側響應：另外，戶用儲能電池還可以用於用戶需求側響應，用戶可在電網負荷較小的情況下，利用電池充電；在電網負荷較大的時候，利用電池進行供電，能夠大大降低電網負荷，同時節約電力成本。能起到這樣作用的電池主要是戶用光伏儲能電池和家用電動汽車電池。根據研究顯示，未來電動汽車電池在該方面的應用前景十分可觀。未來超過70% 的電動汽車電池可用作戶用電池調峰。

據麥肯錫預測:“到2035年，基於設計的進步、規模經濟和流程的簡化，儲能系統的總成本將下降50%至70%。”IRENA甚至預計，到2030年，安裝電池的價格將下降50%到66%。

歐洲經濟研究中心(ZEW)的德國能源行業專家預計，鑑於市場力量，以及能源轉型在交通和供暖領域的不斷擴張，未來幾年對電力存儲的需求將大幅增加。超過70%的人表示，他們相信電池將是未來10年增長最快的領域，而蓄熱能力的增長潛力排名第二。

德國的私人家庭對戶用光伏儲能的接受程度也越來越高。目前，大約一半的新住宅太陽能光伏系統都配有儲能電池系統。據亞琛工大的研究顯示，越來越多的家庭表示，電價越來越高，為了削減電力支出，降低對電網的依賴性，更願意使用光伏儲能系統，目前德國在戶用光伏儲能方面做得最好的兩家企業是Sonnen和Solarwatt。

Sonnen某戶用光伏儲能系統海報，來源: Sonnen

太陽能行業協會BSWSolar預計，未來幾年，家用電池將繼續迅速普及，價格進一步下跌將使經濟形勢向更有利於戶用儲能系統普及的方向轉變，德國最早將在2020年突破20萬個系統的門檻。

除此之外，因為本世紀初建造的數十萬個屋頂光伏系統在運行了20年之後，將達到支持費用(即所謂的上網電價)的終點，這些系統將繼續以接近於零的成本發電，而從電網獲取的電力每千瓦時的成本約為28歐分。這使得家用電池的普及可能會進一步加速。

德國某家庭安裝了德國第10萬個戶用光伏儲能系統，來源: BSW

傳統能源企業面臨挑戰

德國住宅儲能的迅速普及，一方面加速了可再生能源的消納，另一方面也加速了能源數字化轉型，這無疑對德國傳統的公用事業企業構成了一定的挑戰，許多德國傳統能源企業因為來不及面對這麼迅速的能源轉型和數字化轉型而陷入了一定的混亂。此外，家用儲能系統的發展，使得家用光伏能源提供的能源佔比大大提高，目前已可以達到70%的戶用電力需求。也就是說，對於那些傳統售電公司來說意味著，每10個客戶裡會損失掉7個客戶。

此外，以後的趨勢是，一些戶用光伏的業主能夠在虛擬社區與其他業主共享他們自己產生的電能，比如我們曾經介紹過的Design Netz的項目。按照那些戶用電池製作商（比如：Sonnen）的願景，這種商業模式在以後甚至可以使家庭用戶完全脫離對傳統公用事業的依賴。Sonnen就是這項技術在德國和海外的知名的倡導者。Sonnen計劃在澳大利亞建設世界上最大的戶用儲能社群網絡，將4萬戶家庭連接在一個“虛擬發電廠”中。

據麥肯錫報告，電池的普及，將會導致能源市場洗牌，催生大量的贏家和輸家，和傳統的能源行業易於壟斷的特質不同，以後的能源系統一定是多元化的，是否能夠佔有市場份額的因素，將取決於成本下降的速度。存儲時代的到來，對於Sonnen等這些專門從事分佈式能源的公司、科技製造商和金融企業來說，毫無疑問是一個創造歷史的絕佳機會。而公用事業公司也必須學會適應未來能源系統的靈活發展，加強風險管理和應對能力，其中關鍵的一點就是發展更多的創新商業模式，目前發展得比較成熟的一種就是合同能源管理商業模式，即：能源服務商可以為業主提供設備管理和交易管理，在保障業主的收益最大化的情況下，收取一定量的服務費或者按比例提成。

有一些德國比較大的公用事業公司，比如EnBW，能夠發展的商業模式就更多了。他們自己會向用戶便宜出售或租賃自己的家用光伏+儲能設備，以獲取管理那些設備的權限，這樣就完美的創造了完全屬於自己的能源社區，佔據當地的能源服務市場。

EnBW發言人Heiko Willrett在接受《清潔能源電線》採訪時曾表示，未來能源系統向分佈式的轉變是能源領域的主要趨勢之一，而儲能會是未來穩定能源系統、保障供電可靠性的核心角色，公用事業公司需要重新思考出應對分佈式能源系統的新商業模式。

儲能如何能做到能源轉型的過渡

德國的儲能行業人員已經超過12000人(其中約5000人從事電池行業)，和國內相比，這個數字當然少得可憐，但是考慮到市場體量，這個人數目前已經超過了德國的褐煤行業工作崗位的一半。根據德國能源存儲協會BVES的預測，2018年儲能行業的總銷售額預計將增長10%，達到51億歐元。德國政府和煤炭委員會(coal commission)希望在目前計劃的脫碳期間，通過將電池生產商吸引到煤炭開採地區，一方面充分利用該地區資源，另一方面保障該地區的人口就業問題。目前德國脫碳的最大障礙，其實已經不是技術上的問題，最大的爭論是，能源轉型導致傳統煤炭行業人員失業的問題，如果通過上述措施能夠保證人口失業問題得到解決，那麼德國脫碳之路上的最大障礙也會消失。

據德國媒體的報道，一個千兆級的電池工廠創造的新就業崗位與褐煤採礦的舊崗位相似。鑑於在德國這些工作的薪資水平類似，受影響的工人也不需要搬家。目前德國正在考慮建造多個巨型電池工廠，並在積極招商引資，吸引德國海內外的投資機構，下面是今年的幾個比較轟動的例子：

• 德國國家經濟秘書長Bareiß在2018年8月底表示，波蘭和德國將宣佈在德國東部的褐煤礦區Lusatia和波蘭西部開展電池生產合作。
• 不久之後，德國經濟部長彼得•阿爾特邁爾(Peter Altmaier)在9月又宣佈，德國將開始在國內自主大力生產電池，但沒有透露更多細節。
• 特斯拉創始人埃隆•馬斯克(Elon Musk)也曾公開發言，特斯拉可能會在法德邊境附近開設自己的電池工廠，而該地區靠近德國的雷尼什(Rhenish)礦區。
• 對於國內電池行業的技術人員，可能已經瞭解到寧德時代CATL已於2018年7月計劃在東部的圖林根州(Thuringia)建造一個巨型工廠，為德國汽車製造商提供低成本的動力電池，助力德國汽車行業向低排放的轉型，因為德國汽車公司迄今不願投資電池生產。

除了電池之外的其他可能

儲能的原理早在幾十年前就不是什麼新鮮事。“經典”的抽水蓄能技術就是在電力富餘的時候，利用水泵將電力轉化為勢能，在需要的時候，又把水放出來，將勢能轉化為電力。但在德國，適合建造抽水蓄能電站的空間非常小，因為那裡的山區很少，而且公眾對這種會破壞環境的新項目有強烈的抵制。這就是為什麼德國人還在努力尋找其他方式來儲存可再生能源。目前人們對電池的熱情有時掩蓋了這樣一個事實，即世界第四大經濟體的脫碳需要許多其他技術，因為電池根本無法儲存更長時間的能量，也無法儲存足夠的能量。這就是為什麼除了完成煤炭開採到電池生產的轉變之外，以熱能的形式儲存，或者以氣體或液體燃料的形式儲存可再生能源(比如Power-to-Gas技術)的技術，對於大量或者長時間儲能也很重要的原因。

熱儲能目前正在研究當中，德國航空航天中心(DLR)提出了一種利用煤炭行業現有儲熱設備來緩解脫碳計劃的替代方法。研究人員建議將可再生能源產生的熱量儲存在廢棄燃煤電廠裝滿液態鹽的大水箱中，並利用現有的蒸汽發生器和渦輪機將熱量轉化為電能。德國政府已經表示，將研究“使用不再需要大規模蓄熱的發電廠”的可能性。DLR稱，如果這些項目得以實現，目前約有一半的燃煤電廠員工可以保住工作。

至於Power-to-Gas技術儲能的案例，在德國目前有非常多，其中比較有名的是德國的MEKS項目。MEKS“是施普倫貝格多能互補集成發電系統（Multi-Energie-Kraftwerk Sperenberg）的縮寫，項目坐落於德國東部小市阿姆梅倫塞的小鎮施普倫貝格。這個多能互補集成發電系統利用先進智能系統集成技術將風力發電和光伏發電結合，所發電量可以實時饋入電網；多餘的電量又可以結合制氫裝置，製得的氫氣可以儲存或饋入當地天然氣管道。MEKS項目將該地區的創新發電和存儲技術結合起來，充分利用該地區的新能源資源，同時為當地現有發電廠提供了可持續利用潛力。

參考文獻：

【1】https://www.cleanenergywire.org/dossiers/energy-storage-and- energiewende

【2】Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE，Stromerzeugung in Deutsch land im Jahr 2017，Canals Casals, AmanteGarcía & Cremades, 2017, S. 278

【3】陳海生，劉 暢，齊智平，分佈式儲能的發展現狀與趨勢

【4】玉昇，你所不知道的多能互補示範先驅MEKS

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