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“十四五”時期電化學(xué)儲能發(fā)展展望

《中國電力企業(yè)管理》發(fā)布時間:2020-07-15 11:33:05  作者:司紀(jì)朋

  2018年我國電化學(xué)儲能出現(xiàn)爆發(fā)式增長,2019年增速又出現(xiàn)了急劇降低,2020年地方政府推動儲能發(fā)展的意愿更加強(qiáng)烈。“十四五”時期,儲能是否能夠迎來發(fā)展機(jī)遇,這需要正視儲能面臨的問題,以疏通制約儲能發(fā)展的瓶頸。

  “十三五”時期我國電化學(xué)儲能

  發(fā)展歷程及市場動態(tài)

  我國電化學(xué)儲能裝機(jī)持續(xù)增長,但是增速卻呈波浪式前進(jìn)。2015~2019年,我國電化學(xué)儲能裝機(jī)從106兆瓦增至1709兆瓦,增加了15倍。從增速看,2015~2019年,我國電化學(xué)儲能增速分別為25%、130%、64%、169%以及59%。值得注意的是,2019年我國電化學(xué)儲能增速大幅下降,凸顯出發(fā)展動能不足。

  政策對儲能有著至關(guān)重要的影響。從2017~2019年的政策看,2017年10月份,國家發(fā)改委等5部門聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》,為行業(yè)發(fā)展樹立了信心,進(jìn)而推動了2018年電化學(xué)儲能的爆發(fā)式增長。然而,2019年上半年,國家發(fā)改委、能源局印發(fā)了《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》,明確提出抽水蓄能電站、電儲能設(shè)施不得計入輸配電定價成本。兩大電網(wǎng)公司也相繼跟進(jìn),嚴(yán)格限制企業(yè)內(nèi)部儲能投資,導(dǎo)致2019年電化學(xué)儲能增速大幅回落。可以看到,我國推動儲能發(fā)展的市場模式并未形成,儲能產(chǎn)業(yè)政策依賴性非常強(qiáng)烈。

  2020年,地方政府(電網(wǎng))正在推動“新能源+儲能”的發(fā)展模式。今年3月23日,國網(wǎng)湖南省電力有限公司下發(fā)了《關(guān)于做好儲能項目站址初選工作的通知》,明確提出:“經(jīng)多方協(xié)調(diào),已獲得28家企業(yè)承諾配套新能源項目總計建設(shè)388.6兆瓦/777.2兆瓦時儲能設(shè)備,與風(fēng)電項目同步投產(chǎn)”。3月24日,內(nèi)蒙古能源局發(fā)布了《2020年光伏發(fā)電項目競爭配置方案》,明確優(yōu)先支持光伏+儲能建設(shè)。若普通光伏電站配置儲能系統(tǒng),則應(yīng)保證儲能系統(tǒng)時長為1小時及以上,配置容量達(dá)到項目建設(shè)規(guī)模的5%及以上。3月30日,新疆發(fā)改委印發(fā)了《新疆電網(wǎng)發(fā)電側(cè)儲能管理辦法》征求意見稿,明確提出,鼓勵光伏、風(fēng)電等發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、獨立輔助服務(wù)提供商等投資建設(shè)電儲能設(shè)施,要求充電功率在1萬千瓦及以上、持續(xù)充電時間2小時以上。由此可見,地方政府在推動“新能源+儲能”發(fā)展模式方面意愿更加強(qiáng)烈。

  “十四五”儲能發(fā)展形勢研判

  深入推進(jìn)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型加速了對儲能的需求。電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的本質(zhì),是建立一種更加靈活的電力系統(tǒng),能夠適應(yīng)多品種高效低碳電源的發(fā)展。即建立靈活的電力系統(tǒng)是轉(zhuǎn)型的根本要求,發(fā)展高效清潔低碳能源是轉(zhuǎn)型的具體表現(xiàn)。然而,目前間歇性電源規(guī)模不斷增加與靈活性資源不足的矛盾,已經(jīng)成為制約我國電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型向更深層次邁進(jìn)的主要矛盾。根據(jù)預(yù)測,2035年,我國光伏裝機(jī)將達(dá)到7.3億千瓦,2050年將達(dá)到10億千瓦;風(fēng)電裝機(jī)2035年、2050年將分別達(dá)到8.5、14億千瓦。值得注意的是,與國外發(fā)展模式不同,我國更加重視基地型規(guī)?;稍偕茉撮_發(fā)。目前,內(nèi)蒙古、山西、甘肅、寧夏、新疆風(fēng)電基地有序建設(shè),江蘇、山東等沿海地區(qū)千萬千瓦級海上風(fēng)電基地也在快速推進(jìn),光伏基地建設(shè)也在有序進(jìn)行。這將必然導(dǎo)致電力系統(tǒng)對調(diào)峰、調(diào)頻、備用等靈活性資源需求的增加,而且受大規(guī)模大基地發(fā)展模式影響,靈活性資源的需求更加集中。

  需求側(cè)更加需要儲能改善電能質(zhì)量。目前用電側(cè)集中了諸多敏感負(fù)荷,包括各類精密加工企業(yè)、高新制造、醫(yī)院和其他重要部門,對電能質(zhì)量和供電可靠性要求越來越高。另一名方面,以云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等為代表的信息產(chǎn)業(yè)正在興起,云計算服務(wù)器與大數(shù)據(jù)中心等不僅用電量大,對電能的質(zhì)量要求高,而且在外部電力故障時需要保證不間斷電源供應(yīng),以保護(hù)珍貴的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。儲能是與其配套的最佳選擇,不僅能夠提供高質(zhì)量、無間斷的電力能源,而且能夠根據(jù)電價信號合理優(yōu)化動態(tài)用電方案,節(jié)約用電成本。目前,需求側(cè)對電能質(zhì)量要求越來越高,這為儲能的應(yīng)用提供了機(jī)遇。

  對制約儲能發(fā)展因素的探討

  “十四五”是深入推進(jìn)能源安全新戰(zhàn)略的關(guān)鍵時期,也是儲能發(fā)展的黃金時期。為推動儲能發(fā)展,以下對幾個比較關(guān)鍵的問題進(jìn)行探討。

  輔助服務(wù)費用分?jǐn)倷C(jī)制限制了包含儲能在內(nèi)的靈活性電源發(fā)展。《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》明確提出,按照誰受益、誰承擔(dān)的原則,建立用戶參與的輔助服務(wù)分擔(dān)共享機(jī)制。但是各地區(qū)出臺的輔助服務(wù)規(guī)則中,均規(guī)定由發(fā)電企業(yè)分?jǐn)傒o助服務(wù)費用。例如,《華北電力調(diào)峰輔助服務(wù)市場運營規(guī)則(2019年修訂版)》明確規(guī)定:“省網(wǎng)市場費用分?jǐn)偘凑招履茉?lsquo;多消納多分?jǐn)?rsquo;火電企業(yè)‘少調(diào)峰多分?jǐn)?rsquo;原則,新能源企業(yè)與發(fā)電負(fù)荷率高于火電機(jī)組平均發(fā)電負(fù)荷率的火電機(jī)組承擔(dān)調(diào)峰費用”。這種源于發(fā)電企業(yè)之間的分?jǐn)傎M用的機(jī)制,使靈活性電源輔助服務(wù)收益隨著供應(yīng)量的增加而不斷減少,相當(dāng)于對靈活性電源設(shè)置了上限,這種上限并不是市場需求飽和的象征。值得注意的是,近期國家能源局發(fā)布的《關(guān)于建立健全清潔能源消納長效機(jī)制的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》提出:“完善輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制,合理加大補(bǔ)償力度,推動電力用戶參與承擔(dān)費用,激勵各類靈活性資源主動提供輔助服務(wù)”,這實際上向電力領(lǐng)域釋放出了積極的信號。

  不合理的市場定位可能無法達(dá)到“物盡其用”的效果。目前對各電源市場定位的討論非常激烈。例如,煤電是否在“十四五”期間由承擔(dān)基荷的定位轉(zhuǎn)向調(diào)峰的定位(保障可再生能源消納);儲能是否需要在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域減少棄風(fēng)棄光等。不合理的定位可能導(dǎo)致能源轉(zhuǎn)型成本的進(jìn)一步升高,不利于能源轉(zhuǎn)型的深入推進(jìn)。準(zhǔn)確定位的原則,應(yīng)遵循《關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見(中發(fā)〔2015〕9號)文》:“堅持市場化改革……使市場在資源配置中起決定性作用”,即各電源作用的發(fā)揮,應(yīng)該由市場進(jìn)行選擇,而不是人為地進(jìn)行界定。例如,電量批發(fā)市場價格較高時,機(jī)組可以多發(fā)電量;電量供大于求時,機(jī)組可以提高下調(diào)報價獲取收益;輔助服務(wù)價格較高時,機(jī)組可以滿足輔助服務(wù)的需要。即電源可根據(jù)價格信號在電量與輔助服務(wù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,提供基荷還是提供輔助服務(wù)邊界逐漸模糊。以儲能為例,儲能集調(diào)峰、調(diào)頻、黑啟動等功能為一身,完全可通過研判市場價格,決定參與哪種服務(wù),實現(xiàn)自身價值的最大化。但是目前,市場建設(shè)仍然不完善,價格信號不明顯,未能有效引導(dǎo)各電源在各方面功能的充分發(fā)揮。

  僅僅緩解棄風(fēng)棄光實際上是電化學(xué)儲能的“大材小用”。相比煤電,電化學(xué)儲能具有更強(qiáng)的靈活性,在調(diào)頻、黑啟動、快速調(diào)峰領(lǐng)域前景廣闊。目前,部分地方為了降低棄風(fēng)棄光率,將儲能作為風(fēng)電場(光伏電站)建設(shè)的必備配套設(shè)施。根據(jù)行業(yè)初步估計,若僅僅依靠電價差獲取收益,電化學(xué)儲能回收成本的電價差需要達(dá)到0.7元/千瓦時左右。然而新建光伏電站I-III類地區(qū)指導(dǎo)電價為0.35、0.4、0.49元/千瓦時,新建風(fēng)電場Ⅰ-Ⅳ類地區(qū)指導(dǎo)電價為0.29、0.34、0.38、0.47元/千瓦時,顯而易見,僅僅從減少棄風(fēng)棄光獲取收益無法滿足儲能成本回收的需要。為此,推動儲能在風(fēng)電與光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用,必然需要耗費大量的財政補(bǔ)貼或企業(yè)自己承擔(dān)虧損。若儲能在平滑風(fēng)電出力方面的潛力未能被積極調(diào)用,集眾多功能為一身的儲能只能作為一個普通的調(diào)峰者參與其中,這實際上是一種損失,而且也增加了企業(yè)與政府的負(fù)擔(dān)。

  規(guī)模效應(yīng)與成本下降是一個相互影響的過程。影響成本的因素包括技術(shù)進(jìn)步與規(guī)模效應(yīng)等。僅僅依靠技術(shù)進(jìn)步是一個漫長的過程,相比之下,規(guī)?;l(fā)展不僅可以降低邊際成本,而且可以進(jìn)一步推動技術(shù)進(jìn)步。以光伏發(fā)電為例,2010-2019年,光伏造價從25元/千瓦降至3.5元/千瓦,與之對應(yīng)的是光伏規(guī)模從86萬千瓦增至20468萬千瓦;風(fēng)電亦是如此。目前,鋰離子電池成本降至約1500元/兆瓦,但是仍然過高,目前的機(jī)制下,無法滿足大規(guī)模發(fā)展的需要。然而,電力系統(tǒng)對儲能的需求十分強(qiáng)烈。這需要政府穩(wěn)步支持電化學(xué)儲能的發(fā)展,充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng)在降低成本方面的作用。當(dāng)然,充分發(fā)揮規(guī)模效應(yīng),需要年度新增規(guī)模較為穩(wěn)定,并非波浪式前進(jìn)。

  安全問題需要引起全行業(yè)高度警惕。韓國電化學(xué)儲能著火事故已經(jīng)引發(fā)世界廣泛關(guān)注,我國也出現(xiàn)了多起電化學(xué)儲能著火事故,這對整個行業(yè)發(fā)展帶來不良影響。從技術(shù)方面看,鋰離子電池在過充、過放、碰撞等外部因素下,可能引發(fā)安全問題,另外,由于鋰離子電池使用了可燃材料,加劇了事故發(fā)生的概率。從運行管理方面看,部分人員專業(yè)知識缺乏,安全意識不到位等,可能造成設(shè)備安裝故障,或運行過程中未能及時發(fā)現(xiàn)相關(guān)安全隱患,將導(dǎo)致著火等事故的發(fā)生。起火事故一直被行業(yè)所重視,但是根本問題仍然未解決。這一缺陷已經(jīng)伴隨行業(yè)發(fā)展多年,嚴(yán)重影響了企業(yè)對電化學(xué)儲能的應(yīng)用。

  “十四五”時期儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展相關(guān)建議

  充分發(fā)揮市場在推動儲能發(fā)展方面的作用。廣東、福建、浙江等8個電力現(xiàn)貨市場試點已經(jīng)啟動,但是這8個試點地區(qū)或多或少降低了電價,未能充分反映電能的實際成本,也未能充分反映供求關(guān)系的實時變化,而且輔助服務(wù)的價值也未能有效體現(xiàn)。為此,應(yīng)進(jìn)一步完善電力市場,通過電價信號引導(dǎo)儲能參與到電量市場、輔助服務(wù)市場等不同的領(lǐng)域;通過市場引導(dǎo)儲能合理的建設(shè)布局與技術(shù)選擇。另外,建議嚴(yán)格按照中發(fā)9號文要求,逐步建立用戶參與的輔助服務(wù)分擔(dān)共享機(jī)制。

  “十四五”期間仍需對儲能進(jìn)行必要的扶持。2019年,國家電網(wǎng)發(fā)布了《關(guān)于進(jìn)一步嚴(yán)格控制電網(wǎng)投資的通知》,可以反映出儲能在電網(wǎng)領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)性并不高。電源側(cè)與用戶側(cè)亦是如此。儲能的發(fā)展目前處于關(guān)鍵時期,是能源轉(zhuǎn)型深入推進(jìn)的重要影響因素。國家在大力支持儲能技術(shù)研發(fā)的同時,需要對儲能的推廣應(yīng)用進(jìn)行必要的扶持,通過穩(wěn)定的年增規(guī)模不斷推動技術(shù)進(jìn)步,逐漸降低成本,逐漸使規(guī)模化發(fā)展與成本降低成為良性的正向影響因素。另外,“十四五”時期,可再生能源平價上網(wǎng)成為主基調(diào),這將進(jìn)一步降低儲能在可再生能源領(lǐng)域應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性,建議政府在推動“可再生能源+儲能”模式發(fā)展的同時,應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)因素對可再生能源企業(yè)的影響。

  將儲能納入“十四五”發(fā)展規(guī)劃。今日之儲能非昔日之儲能,技術(shù)已經(jīng)相對成熟,成本已經(jīng)大幅下降,行業(yè)需求也較為迫切,規(guī)?;l(fā)展已成定局。“十四五”期間,建議出臺儲能“十四五”發(fā)展規(guī)劃,明確儲能在電力系統(tǒng)的重要地位與作用,勾勒出行業(yè)長遠(yuǎn)的發(fā)展路徑,推出一批重大商業(yè)化運行項目。通過儲能“十四五”規(guī)劃為能源轉(zhuǎn)型打好基礎(chǔ)。

  從嚴(yán)要求儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。以風(fēng)電為例,在發(fā)展前期,由于劣質(zhì)產(chǎn)品充斥了市場,導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組發(fā)生了多起事故,部分開發(fā)商將質(zhì)保期不斷延長。電化學(xué)儲能零部件較多,生產(chǎn)廠家質(zhì)量參差不齊。起火事故成為制約行業(yè)發(fā)展關(guān)鍵瓶頸,性能下降也嚴(yán)重影響設(shè)備經(jīng)濟(jì)性。為此,在儲能發(fā)展關(guān)鍵時期,必須實行標(biāo)準(zhǔn)先行,高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求儲能質(zhì)量,堅決避免劣質(zhì)產(chǎn)品影響整個行業(yè)發(fā)展進(jìn)程。

  本文刊載于《中國電力企業(yè)管理》2020年5期,作者供職于中國華能集團(tuán)有限公司能源研究院

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