引言：隨著可再生能源規(guī)模逐漸增大，可再生能源正逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石能源成為我國主體能源之一，為了推動(dòng)可再生能源高質(zhì)量發(fā)展，緩解“棄風(fēng)”、“棄光”現(xiàn)象，因此，迫切需要加快儲(chǔ)能設(shè)施建設(shè)。2021年7月15日，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，指出到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬千瓦以上。進(jìn)一步明確了儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)我國“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)、保障我國能源安全的重要裝備基礎(chǔ)和關(guān)鍵支撐技術(shù)。
一、儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿捎^
目前，國際公認(rèn)全球80%以上的二氧化碳等溫室氣體排放來自于化石能源的使用，我國作為全球二氧化碳排放總量最高的國家，電力行業(yè)排放占比高達(dá)41%，在國家經(jīng)濟(jì)態(tài)勢(shì)快速發(fā)展的情況下，碳排放壓力日益增大，因此擺脫對(duì)化石能源的依賴，大力發(fā)展新能源，推動(dòng)能源清潔低碳高效利用對(duì)于我國碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要意義。2022年，我國風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)連續(xù)第三年突破1億千瓦，達(dá)到1.25億千瓦，占可再生能源新增裝機(jī)的82.2%，再創(chuàng)歷史新高，已成為我國電力新增裝機(jī)的主體。全年風(fēng)電、光伏發(fā)電量首次突破1萬億千瓦時(shí)，達(dá)到1.19萬億千瓦時(shí)，同比增長21%。
中國新增風(fēng)光發(fā)電裝機(jī)容量圖
(數(shù)據(jù)來源：國家能源局、中電聯(lián)，iFinD)
但風(fēng)電、光伏發(fā)電高度依賴于天氣狀況，具有不穩(wěn)定、波動(dòng)性大等特點(diǎn)，無法匹配用戶側(cè)需求變化，使得電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷峰谷差現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，源隨荷動(dòng)的平衡模式難以為繼，電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)能力亟待提升。因此，通過儲(chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)電、光伏等間歇性可再生能源相結(jié)合的應(yīng)用形式，依靠源網(wǎng)荷儲(chǔ)協(xié)調(diào)互動(dòng)，提高清潔能源的利用效率、充分發(fā)揮負(fù)荷側(cè)調(diào)節(jié)能力，打破能源領(lǐng)域低碳清潔、供給充足、成本低廉不可兼得的僵局，已成為新能源領(lǐng)域重要發(fā)展方向。
根據(jù)國家能源局預(yù)測(cè)，2025年新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模將超過3000萬千瓦，年均增速達(dá)50%以上。新型儲(chǔ)能將在推動(dòng)能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和過程中發(fā)揮顯著作用。
二、儲(chǔ)能技術(shù)日益成熟
根據(jù)能量存儲(chǔ)的方式，儲(chǔ)能技術(shù)一般可分為機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能三類，其中機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等，電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池儲(chǔ)能、鋰離子電池儲(chǔ)能、鈉硫電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能等，電磁儲(chǔ)能主要包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等。各類儲(chǔ)能方式均具有獨(dú)特屬性，儲(chǔ)能原理也有較大差異。
儲(chǔ)能方式分類圖
抽水蓄能是目前最成熟的儲(chǔ)能技術(shù)，其利用水資源高低勢(shì)能差以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)，最常見到的應(yīng)用方式是高壩水電站，儲(chǔ)能容量可達(dá)幾千兆瓦特以上，但其受地域情況限制較大。
壓縮空氣儲(chǔ)能是一種基于汽輪機(jī)技術(shù)的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過將空氣先壓縮，再膨脹做功發(fā)電，在容量、放電時(shí)間、功率等級(jí)、成本等方面都與抽水蓄能技術(shù)相近，在要求大規(guī)模儲(chǔ)能而抽水蓄能又受地域情況限制的情況下，壓縮空氣儲(chǔ)能將有廣闊的應(yīng)用前景。
飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)和釋放，其能量轉(zhuǎn)化率高，功率密度大，充放電速率高，可以達(dá)到毫秒級(jí)響應(yīng)，主要應(yīng)用于不間斷電源、制動(dòng)動(dòng)能回收、電磁彈射、微電網(wǎng)調(diào)頻等多個(gè)領(lǐng)域。
超級(jí)電容器通過極化電解質(zhì)儲(chǔ)能，是一種具有大容量儲(chǔ)能能力和快速響應(yīng)能力的電容器，具有高功率、長循環(huán)壽命等優(yōu)勢(shì)，目前被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、電網(wǎng)設(shè)備和工業(yè)等領(lǐng)域。
超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)是電力電子技術(shù)和超導(dǎo)技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物，利用超導(dǎo)磁體環(huán)流在零電阻下無能耗運(yùn)行持久地儲(chǔ)存電磁能，需要時(shí)再將電能輸出給負(fù)載，且能夠在短路情況下運(yùn)行，是靈活交流輸電的理想元件之一，對(duì)改善現(xiàn)代電網(wǎng)的品質(zhì)意義重大。
電化學(xué)儲(chǔ)能通過鋰離子電池、鈉流電池等不同類型電池完成能量的儲(chǔ)存、釋放和管理過程，其中鋰離子電池占主導(dǎo)地位，約為全球電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的92%，是目前應(yīng)用最廣泛、最重要的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。
三、儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)日益凸顯
隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電容量在電力系統(tǒng)中所占比例的持續(xù)增加，大規(guī)模隨機(jī)性和難預(yù)測(cè)性電力的集中接入使得電網(wǎng)在功率平衡和穩(wěn)定控制等方面的問題日益復(fù)雜，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行面臨極大的挑戰(zhàn)。而具有快速響應(yīng)能力的儲(chǔ)能技術(shù)的接入能夠有效實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在各種工況下功率和能量的平衡，從而保障電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高風(fēng)電、光伏發(fā)電等的利用效率。
以抽水蓄能為例，其蓄能電站主要由處于高海拔位置的上水庫、低海拔位置的下水庫、輸水系統(tǒng)、發(fā)電裝置和開關(guān)站等部分組成。抽水蓄能電站能夠使電能在時(shí)間和空間上得到合理的分配和利用，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)達(dá)安全運(yùn)行，提高電能利用效率的目的，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
消峰填谷：在用電低谷時(shí)，利用電能抽水至上水庫，將電能以水的重力勢(shì)能形式進(jìn)行存儲(chǔ)，在用電高峰時(shí)再放水至下水庫，通過發(fā)電機(jī)將水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為電能。一抽一放將電網(wǎng)負(fù)荷低時(shí)的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時(shí)期的高價(jià)值電能，節(jié)約能源，同時(shí)實(shí)現(xiàn)峰谷套利。
調(diào)頻功能：抽水蓄能電站機(jī)組能夠?qū)崿F(xiàn)在兩分鐘之內(nèi)從啟動(dòng)達(dá)到額定功率運(yùn)行，維持電流頻率的穩(wěn)定，并且具有較強(qiáng)可控性。
調(diào)相功能：抽水蓄能電站通過進(jìn)相和遲相兩種運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)相，因?yàn)槠溥x址比一般水電站更接近負(fù)荷，因此具有較好調(diào)相功能。
事故備用功能：抽水蓄能電站一般具有較大容量的水庫庫容，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，能夠快速響應(yīng)，保證重要用電戶的供電可靠性。
黑啟動(dòng)功能：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生大規(guī)模停電事故時(shí)，抽水蓄能電站可以在短時(shí)間內(nèi)起動(dòng)，從而快速解決電力系統(tǒng)故障。
四、儲(chǔ)能盈利模式日益清晰
國外儲(chǔ)能市場(chǎng)起步較早，已形成完善的盈利模式。以抽水蓄能電站為例，其盈利模式包括垂直一體化內(nèi)部結(jié)算模式，即電站由一體化的電力公司所有并統(tǒng)一運(yùn)營;獨(dú)立參與市場(chǎng)模式，即在建立了競(jìng)爭性批發(fā)電力市場(chǎng)的地區(qū)(如英國)，抽水蓄能電站產(chǎn)權(quán)獨(dú)立于電網(wǎng)，其發(fā)電、配電、售電參與市場(chǎng)化競(jìng)爭，通過峰谷套利方式實(shí)現(xiàn)的收入約占三至四成，參與輔助服務(wù)獲得的收入約占六至七成;租賃模式，即抽水蓄能電站所有權(quán)亦獨(dú)立于電網(wǎng)，抽水蓄能電站產(chǎn)權(quán)的擁有企業(yè)將電站租賃給電網(wǎng)運(yùn)營管理，其盈利來源為電站運(yùn)營權(quán)的讓渡價(jià)值。
目前我國的儲(chǔ)能應(yīng)用于電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，從電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)來看，其盈利模式各有不同：
從電源側(cè)來看，是指儲(chǔ)能裝置接入在電源廠站內(nèi)部或匯集站側(cè)的新型儲(chǔ)能系統(tǒng)，其主要功能為聯(lián)合可再生能源發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行、聯(lián)合火電機(jī)組調(diào)峰調(diào)頻、獨(dú)立調(diào)峰調(diào)頻等。配置在新能源電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)，平滑新能源出力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)暫態(tài)有功出力響應(yīng)、暫態(tài)電壓緊急支撐等，因此，其收益主要來源于參與調(diào)峰和棄電存儲(chǔ)。配置在火電廠的儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過將火電機(jī)組和儲(chǔ)能設(shè)施進(jìn)行聯(lián)合調(diào)頻，從而提升火電機(jī)組的調(diào)頻性能指標(biāo)，收益主要來源于參與調(diào)頻輔助服務(wù)交易獲取的補(bǔ)償性收益。目前國內(nèi)調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)或調(diào)頻需求較大的省份主要為廣東、山西、甘肅。
從電網(wǎng)側(cè)來看，是指建設(shè)在專用站址或已建變電站內(nèi)的直接接入公用電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其功能主要表現(xiàn)為延緩電網(wǎng)投資、參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、承擔(dān)事故備用、改善電能質(zhì)量等。但目前還未形成成熟的盈利模式，其投資主體主要為電網(wǎng)公司的綜合能源公司，投資模式主要為購買儲(chǔ)能服務(wù)模式和租賃模式，收益主要來源于電力輔助服務(wù)交易。
從用戶側(cè)來看，是指建設(shè)在電力用戶內(nèi)部或鄰近場(chǎng)地，并接入用戶內(nèi)部配電網(wǎng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其主要功能為以市場(chǎng)化方式為用戶提供削峰填谷、需求響應(yīng)、備用電源、需量管理等。用戶側(cè)儲(chǔ)能主要應(yīng)用于園區(qū)用戶和大工業(yè)用戶，其主要通過實(shí)施消峰填谷，利用峰谷價(jià)差套利降低用電成本;參與需求響應(yīng)，通過響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度、幫助改變或推移用電負(fù)荷獲取收益;需量管理，通過削減用電尖峰，降低基本電費(fèi)。
五、儲(chǔ)能行業(yè)存在問題
01缺少政策長效機(jī)制
由于各地市相關(guān)輔助服務(wù)政策不一，且缺乏政策穩(wěn)定性，導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)投資建設(shè)市場(chǎng)惡性競(jìng)爭激烈，權(quán)責(zé)不對(duì)等，使收益較為局限，難以彌補(bǔ)儲(chǔ)能項(xiàng)目的投資成本。一定程度上制約了投資者參與儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)的積極性。
02尚未形成標(biāo)準(zhǔn)體系
儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)涉及設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、安裝、驗(yàn)收、投運(yùn)、運(yùn)維、災(zāi)后處理、電池回收等多個(gè)環(huán)節(jié)，由于缺乏儲(chǔ)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系，儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，缺乏對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)度頻次、充放電次數(shù)等的明確規(guī)定，導(dǎo)致儲(chǔ)能產(chǎn)品的質(zhì)量和安全無法保證。
03集成設(shè)計(jì)參差不齊
儲(chǔ)能集成系統(tǒng)包括直流側(cè)管理、電氣安全、系統(tǒng)控制、設(shè)備優(yōu)化匹配、電池健康、安全聯(lián)動(dòng)保護(hù)管理等多個(gè)方面，由于缺乏系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、電池管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、日常管理技術(shù)等儲(chǔ)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致儲(chǔ)能集成設(shè)計(jì)參差不齊，阻礙儲(chǔ)能系統(tǒng)高安全、低成本、智能化發(fā)展。
04儲(chǔ)能電站單位成本較高
由于儲(chǔ)能尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用，儲(chǔ)能技術(shù)成本投入拉高儲(chǔ)能電站項(xiàng)目整體成本。此外，銅、鋁、鋰等各類原材料價(jià)格漲幅巨大，儲(chǔ)能電站開發(fā)、土地使用、電網(wǎng)接入、并網(wǎng)驗(yàn)收等也無形拉高了儲(chǔ)能系統(tǒng)的投資成本，成為制約儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的主要原因之一。
六、儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展建議
01保持儲(chǔ)能政策的穩(wěn)定性和可持續(xù)性
各省市應(yīng)積極響應(yīng)國家儲(chǔ)能的大政方針，結(jié)合本省市固有特征，考慮經(jīng)濟(jì)增長的可持續(xù)性，立足當(dāng)前、著眼長遠(yuǎn)，保持儲(chǔ)能政策的連續(xù)性穩(wěn)定性可持續(xù)性，不“急轉(zhuǎn)彎”，形成政策長效機(jī)制，努力為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)構(gòu)建一個(gè)公平的政策環(huán)境，引導(dǎo)市場(chǎng)健康合理發(fā)展。
02完善儲(chǔ)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)體系
參考UL9540、NPFA855、VDE2510、IEC62933等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、安裝、驗(yàn)收、投運(yùn)、運(yùn)維、災(zāi)后處理、電池回收等各個(gè)環(huán)節(jié)入手，制定儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)建立嚴(yán)格的驗(yàn)收測(cè)試規(guī)范并嚴(yán)格執(zhí)行，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)更好地服務(wù)于電網(wǎng)系統(tǒng)。
03嚴(yán)格把控儲(chǔ)能設(shè)計(jì)
從儲(chǔ)能系統(tǒng)直流側(cè)管理、電氣安全、系統(tǒng)控制、設(shè)備優(yōu)化匹配、電池健康、安全聯(lián)動(dòng)保護(hù)管理等多個(gè)方面入手，制定明確且完善的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)、電池管理系統(tǒng)、電能管理系統(tǒng)、日常管理技術(shù)等的標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的可調(diào)度性能測(cè)試，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)更好地支撐電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
04建立儲(chǔ)能價(jià)值評(píng)價(jià)體系
不斷完善市場(chǎng)機(jī)制，體現(xiàn)儲(chǔ)能的多重價(jià)值，逐步建立終端峰谷電價(jià)動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，加快探索儲(chǔ)能容量電費(fèi)機(jī)制，試點(diǎn)儲(chǔ)能容量市場(chǎng)。同時(shí)要基于儲(chǔ)能受益對(duì)象識(shí)別方法，研究電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶測(cè)等多元受益主體間的價(jià)值分?jǐn)偧夹g(shù)，提出適合不同儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的儲(chǔ)能價(jià)值評(píng)估方法，增加儲(chǔ)能電站投資者收益。
來源：大河財(cái)立方
評(píng)論