中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，更大規(guī)模發(fā)展風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電，已為全社會(huì)所認(rèn)知。盡管“一毛錢一度電”的口號(hào)已經(jīng)叫出，但新能源的發(fā)展絕非坦途。在新能源發(fā)電比例較低，借助電網(wǎng)現(xiàn)有調(diào)節(jié)能力，單純考慮新能源電站自身成本的平價(jià)正在成為現(xiàn)實(shí)，但隨著并網(wǎng)容量的快速增加以及常規(guī)電源增速驟緩，電網(wǎng)調(diào)峰裕度不斷下降，新能源進(jìn)一步發(fā)展已成為需要源網(wǎng)荷儲(chǔ)聯(lián)動(dòng)的系統(tǒng)性問題，新能源發(fā)電成本也應(yīng)考慮電網(wǎng)調(diào)節(jié)等全口徑成本。
當(dāng)前，在新能源調(diào)峰方面，電化學(xué)儲(chǔ)能廣受重視，“新能源+儲(chǔ)能”似乎成為新能源發(fā)展的終極武器，言必稱儲(chǔ)能的環(huán)境下，也引發(fā)了獨(dú)立儲(chǔ)能電站和風(fēng)光儲(chǔ)系統(tǒng)的開發(fā)熱潮。本篇謹(jǐn)從電化學(xué)儲(chǔ)能的成本、調(diào)節(jié)價(jià)值、商業(yè)模式及其投資風(fēng)險(xiǎn)出發(fā)，探討電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展問題。
01
電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀
圖1 電化學(xué)儲(chǔ)能增速情況（單位：MW）
由于優(yōu)良的調(diào)節(jié)性能、布置靈活等特性，隨著技術(shù)快速發(fā)展和成本不斷下降，電化學(xué)儲(chǔ)能被賦予未來電網(wǎng)調(diào)峰的重任。特別是2018年電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展熱潮，推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能容量翻倍以上增長，儲(chǔ)能發(fā)展春天似乎到來。但隨著儲(chǔ)能成本不進(jìn)入輸配電價(jià)，由電網(wǎng)側(cè)驅(qū)動(dòng)的儲(chǔ)能狂歡迅速退潮，然而彼時(shí)儲(chǔ)能發(fā)展的共識(shí)已經(jīng)形成，以致在2019年的調(diào)整期，電化學(xué)儲(chǔ)能整體增量（絕對(duì)值）僅略遜于2018年，同時(shí)向電源側(cè)、用戶側(cè)等更加市場化的方向發(fā)展，調(diào)頻服務(wù)、新能源聯(lián)合運(yùn)行、用戶側(cè)峰谷套利等多種運(yùn)行模式更加普遍。
2020年，新能源的發(fā)展迎來多項(xiàng)重大利好，特別是碳中和目標(biāo)的提出，光伏、風(fēng)電的發(fā)展成為實(shí)現(xiàn)碳中和的最重要手段，推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能成為與新能源發(fā)電并行的另一條重要賽道，各大央企、上市公司都將儲(chǔ)能作為最重要的業(yè)務(wù)增長點(diǎn)。關(guān)于鼓勵(lì)儲(chǔ)能發(fā)展的政策不斷升溫，各省也出臺(tái)政策配合，安徽、湖北、山西、內(nèi)蒙、湖南等省能源主管部門或電力公司都要求新能源電站配置一定比例的儲(chǔ)能，一切都表明電化學(xué)儲(chǔ)能爆發(fā)期將至。
02
儲(chǔ)能的商業(yè)模式困境
然而在普遍重視的大環(huán)境下，儲(chǔ)能大規(guī)模發(fā)展的商業(yè)邏輯仍然不清晰，很多獨(dú)立儲(chǔ)能項(xiàng)目生存艱難，而風(fēng)光儲(chǔ)等示范項(xiàng)目也是因?yàn)槔壭履茉匆黄鸩琶銖?qiáng)有收益。
（一）新能源+儲(chǔ)能
電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能的商業(yè)邏輯在于通過輸配電價(jià)疏導(dǎo)至用戶側(cè)，但2019年出臺(tái)的《輸配電定價(jià)成本監(jiān)審辦法》， 2020年出臺(tái)的《省級(jí)電網(wǎng)輸配電價(jià)定價(jià)辦法》，均明確規(guī)定電化學(xué)儲(chǔ)能不得計(jì)入輸配電定價(jià)成本之后，該模式戛然而止。
隨后儲(chǔ)能的發(fā)展思路又傾向于配額的方式，多個(gè)省的能源主管部門或電力公司要求光伏等新能源企業(yè)（此處指投資并持有風(fēng)電、光伏項(xiàng)目的企業(yè)）配置一定比例的儲(chǔ)能。粗略計(jì)算，如果光伏電站按照20%功率/2小時(shí)的方式配置儲(chǔ)能，考慮折舊、維護(hù)與資金成本，光伏度電成本將增加0.09-0.1元錢，在新能源實(shí)現(xiàn)平價(jià)的初級(jí)階段，無疑對(duì)相關(guān)企業(yè)是一個(gè)沉重的打擊。
簡單通過并網(wǎng)要求的方式將儲(chǔ)能發(fā)展成本轉(zhuǎn)移到新能源企業(yè)身上存在一定爭議。按照“誰收益，誰付費(fèi)”的原則，由新能源企業(yè)承擔(dān)儲(chǔ)能發(fā)展的成本似乎有其道理，但一方面新能源發(fā)展的低碳效益由全社會(huì)共享，在碳市場不健全的情況下，就要求新能源企業(yè)自行承擔(dān)調(diào)峰成本，似乎不符合鼓勵(lì)綠色能源的發(fā)展方向；另一方面，強(qiáng)制配置的儲(chǔ)能容量比例和裝機(jī)時(shí)長缺乏足夠依據(jù)，如果一定要新能源企業(yè)承擔(dān)調(diào)峰成本，企業(yè)自身有選擇其他替代路徑的權(quán)利，最簡單的便是部分時(shí)段選擇棄電。實(shí)際上，將儲(chǔ)能裝機(jī)配額作為新能源發(fā)電項(xiàng)目并網(wǎng)條件，也難以保證儲(chǔ)能的建設(shè)質(zhì)量，后續(xù)監(jiān)督運(yùn)行更難做到，最終難以實(shí)現(xiàn)調(diào)峰的效果。
（二）獨(dú)立調(diào)頻電站
調(diào)頻服務(wù)是電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用比較成功的領(lǐng)域。各區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)普遍按照原電力監(jiān)管委員會(huì)的“兩個(gè)細(xì)則”進(jìn)行補(bǔ)償，隨著電力市場化的進(jìn)展，部分省份開始采用市場化方式進(jìn)行調(diào)頻輔助服務(wù)的報(bào)價(jià)與費(fèi)用分?jǐn)?。目前，山東、山西、福建、廣東等省份的調(diào)頻市場已進(jìn)入運(yùn)行或試運(yùn)行階段。
在火電廠加裝一定容量的電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備，能大幅提升綜合調(diào)節(jié)性能指標(biāo)Kp（Kp是衡量調(diào)節(jié)速率、調(diào)節(jié)時(shí)間和調(diào)節(jié)精度的綜合指標(biāo)），使機(jī)組分配到更多的調(diào)頻任務(wù)。以山西為例，為鼓勵(lì)電廠參與調(diào)頻服務(wù)，2018年之前山西省調(diào)頻價(jià)格為固定值：15元/MW，即調(diào)頻補(bǔ)償=調(diào)頻任務(wù)功率*Kp*15元，根據(jù)實(shí)際情況，加裝儲(chǔ)能后火電機(jī)組Kp平均值由2.8左右提升至4.6。同時(shí)，參與調(diào)頻服務(wù)，只需要在功率上進(jìn)行快速但較為短期的響應(yīng)，一般配置時(shí)長只需要0.5小時(shí)，降低了電化學(xué)儲(chǔ)能投資，早期進(jìn)入調(diào)頻領(lǐng)域的儲(chǔ)能電站2年左右即可收回成本。
電化學(xué)儲(chǔ)能參與調(diào)頻，當(dāng)前具有較好經(jīng)濟(jì)性，但未來收益存在較大的不確定性。當(dāng)前我國輔助服務(wù)市場基于“兩個(gè)細(xì)則”要求，輔助服務(wù)補(bǔ)償資金主要來自于發(fā)電企業(yè)分?jǐn)?，發(fā)電企業(yè)之間是零和關(guān)系，而根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)每年輔助服務(wù)市場規(guī)模在150億元上下，而AGC調(diào)頻份額接近30%，也即45億元左右。隨著調(diào)頻市場關(guān)注度增加，更多主體加入，市場將快速飽和，補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)將急速降低。正是基于此，2017年10月山西省能監(jiān)辦發(fā)布《山西電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場運(yùn)營細(xì)則》，2018年山西調(diào)頻市場改用競價(jià)調(diào)頻規(guī)則，2018年調(diào)頻服務(wù)的申報(bào)價(jià)格為12-20元/MW，到年底，報(bào)價(jià)范圍調(diào)整為5-10元/MW，調(diào)頻服務(wù)的收益將大為降低。而廣東省于2020年也發(fā)布新的政策，2021年調(diào)頻里程補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)降幅超過40%，2022年降幅超過50%。
儲(chǔ)能調(diào)頻的市場容量有限。隨著新能源比例的增加，普遍認(rèn)為隨著調(diào)頻壓力增大，調(diào)頻服務(wù)的空間也會(huì)增加。電網(wǎng)頻率的偏差是發(fā)電與負(fù)荷不平衡量造成的結(jié)果，調(diào)頻和調(diào)峰服務(wù)本質(zhì)上都是彌補(bǔ)有功的偏差，其調(diào)節(jié)方向是一致的。相關(guān)份額實(shí)際上是通過計(jì)算方法進(jìn)行切分，其兩者可以并軌，故東北、南方電網(wǎng)的調(diào)頻市場份額極小。在我國控制電價(jià)上漲的大環(huán)境下，調(diào)頻服務(wù)不太可能疏導(dǎo)到用戶側(cè)，如果不能突破“兩個(gè)細(xì)則”框架下確定的發(fā)電企業(yè)之間的“零和游戲”，其空間仍只是在現(xiàn)有電價(jià)中切割份額，在整個(gè)全社會(huì)電費(fèi)成本中占比不會(huì)明顯上升。另外，新能源發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的擾動(dòng)計(jì)入到調(diào)峰范疇更加合理，也便于將調(diào)峰服務(wù)與現(xiàn)貨市場進(jìn)行并軌。所以未來調(diào)頻市場的空間可能不會(huì)太樂觀。
考慮上述因素，儲(chǔ)能調(diào)頻電站的新入局者將面臨較大的風(fēng)險(xiǎn)，在市場呈現(xiàn)飽和的情況下，新進(jìn)入且已回收成本的電站會(huì)傾向于報(bào)低價(jià)，極易產(chǎn)生價(jià)格踩踏，致使新電站投資難以回收。
（三）峰谷價(jià)差套利
調(diào)峰服務(wù)是儲(chǔ)能最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，但由于當(dāng)前僅在用戶側(cè)通過劃分峰谷電價(jià)的方式對(duì)調(diào)峰服務(wù)價(jià)值進(jìn)行認(rèn)可，除部分出臺(tái)調(diào)峰價(jià)格的省份參與調(diào)峰服務(wù)能獲得收益外，更為普遍的便是用戶側(cè)峰谷、峰平價(jià)差套利。
以用戶側(cè)峰谷套利為例，如果采用磷酸鐵鋰電池，按照當(dāng)前的投資成本和技術(shù)條件，采用每天兩充兩放運(yùn)行模式，8年運(yùn)行期，峰谷價(jià)差+峰平價(jià)差達(dá)到1.3-1.4元的情況下，僅可獲得較低的收益。隨著一般工商業(yè)電價(jià)的不斷下降，當(dāng)前全國僅北京等極少數(shù)發(fā)達(dá)地區(qū)的一般工商業(yè)用戶，可開展儲(chǔ)能峰谷套利業(yè)務(wù)，該業(yè)務(wù)的擴(kuò)張依賴于電化學(xué)儲(chǔ)能成本的下降和性能提升。
03
電化學(xué)儲(chǔ)能的投資風(fēng)險(xiǎn)
儲(chǔ)能的發(fā)展難題，仍需解決其服務(wù)價(jià)值是否大于成本的問題，而其商業(yè)模式困境歸根到底就是要建立儲(chǔ)能成本的市場疏導(dǎo)機(jī)制，由市場發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)能服務(wù)的價(jià)格，以此作為儲(chǔ)能準(zhǔn)入的基礎(chǔ)條件。但是，即便在健全的市場條件下，儲(chǔ)能電站投資者仍不得不充分考慮下述風(fēng)險(xiǎn)：
（一）運(yùn)行策略更復(fù)雜
當(dāng)前在評(píng)估調(diào)頻電站和調(diào)峰電站收益時(shí)，調(diào)頻補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)和峰谷價(jià)差標(biāo)準(zhǔn)參照政策給定標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，即獲得的價(jià)格水平是一個(gè)固定值，在市場機(jī)制沒有普遍建立，電站作為價(jià)格接受者是合理的，電站的運(yùn)行策略也較為簡單，以峰谷套利為例僅根據(jù)峰谷時(shí)段進(jìn)行充放電即可，其容量配置和收益測算都較簡單。
但在健全的市場條件下，調(diào)峰、調(diào)頻價(jià)格由供需平衡決定，也就是電網(wǎng)功率的不平衡量決定了價(jià)格水平，價(jià)格處于不斷變化過程中。對(duì)于單一電站而言，全網(wǎng)的電源、負(fù)荷變動(dòng)，以及潛藏的其他調(diào)節(jié)資源信息難以掌握，同時(shí)與正常的商品市場不一樣的是，電網(wǎng)的不平衡量、價(jià)格水平幾乎是瞬間傳遞，每一個(gè)儲(chǔ)能主體實(shí)時(shí)在跟整個(gè)電網(wǎng)的平衡情況做博弈，其投資決策、報(bào)價(jià)策略和充放電策略將更加復(fù)雜。
（二）峰谷時(shí)段和價(jià)差變動(dòng)較大
圖2 凈負(fù)荷“鴨子曲線”示意 來源：CAISO
隨著光伏滲透率大幅增加，考慮光伏發(fā)電之后的鴨型曲線，未來電價(jià)可能呈現(xiàn)出白天低、夜晚高的情況，而風(fēng)電發(fā)電一般白天較小，晚上較大，對(duì)鴨型曲線有所緩和。儲(chǔ)能電站獲利策略為：新能源大發(fā)消納困難時(shí)段，儲(chǔ)存低價(jià)電，在新能源小發(fā)常規(guī)電源不足以支撐電網(wǎng)負(fù)荷的時(shí)段釋放，獲得較高電價(jià)。當(dāng)前的峰谷、峰平兩充兩放借助的是用戶側(cè)峰谷電價(jià)的邊際，但未來的負(fù)荷曲線和電價(jià)曲線完全改變，電價(jià)上可能是一個(gè)大的峰谷加很多個(gè)小波段組成。加上虛擬電廠、電動(dòng)汽車V2G等可替代調(diào)峰資源的影響，以及季節(jié)性因素，現(xiàn)貨市場電價(jià)曲線也將呈現(xiàn)隨機(jī)性、間歇性特點(diǎn)，調(diào)峰價(jià)差套利空間難以預(yù)知，儲(chǔ)能最佳利用時(shí)長也存在不確定性。
2019年，山西、山東、廣東等8個(gè)現(xiàn)貨試點(diǎn)省份進(jìn)入試運(yùn)行階段，僅部分主體、部分電量和個(gè)別日期運(yùn)行，日前價(jià)格和實(shí)時(shí)價(jià)格呈現(xiàn)較大的隨機(jī)波動(dòng)性，但現(xiàn)貨市場作為價(jià)格發(fā)現(xiàn)手段的功能初見雛形，現(xiàn)貨市場條件下的峰谷價(jià)差也見端倪，可作為未來調(diào)峰服務(wù)價(jià)格水平的參考。根據(jù)各省情況，其價(jià)格峰值（不含輸配電價(jià)）一般在0.5元上下，最低值為0或接近0，體現(xiàn)了我國供大于求的電力供應(yīng)現(xiàn)狀，每日價(jià)格差異較大且峰谷出現(xiàn)時(shí)段迥異。整體來看，峰谷價(jià)差在0.3-0.5元/kWh（如山西峰谷價(jià)差在0.3元/kWh左右，山東峰谷價(jià)差低于0.45元/kWh），大幅低于當(dāng)前用戶側(cè)價(jià)格體系，一天內(nèi)一般僅出現(xiàn)一個(gè)大的峰谷，在最高價(jià)格和最低價(jià)格時(shí)段停留時(shí)間很短。
預(yù)計(jì)到“十五五”末，電力系統(tǒng)中常規(guī)電源裝機(jī)、新能源裝機(jī)、年最大負(fù)荷三者之間將較為接近，而常規(guī)電源裝機(jī)仍略大于后兩者，考慮光伏、風(fēng)電的時(shí)段特性，一年中大部分時(shí)間電力供過于求的情況仍存在，現(xiàn)貨市場價(jià)格曲線可能仍保持上述特性。在低于0.5元/kWh的峰谷差以及一充一放條件下，電化學(xué)儲(chǔ)能全口徑單位造價(jià)至少低于800-900元/kWh時(shí)左右，才有經(jīng)濟(jì)效益。但即便如此，由于電價(jià)峰谷時(shí)段較短以及出現(xiàn)信號(hào)不明顯，導(dǎo)致儲(chǔ)能容量利用不足，收益將大打折扣。
（三）可替代產(chǎn)品帶來的風(fēng)險(xiǎn)
電力系統(tǒng)中，存在大量的具有尖峰特性、可調(diào)節(jié)的靈活性資源。比如，我國夏季高峰時(shí)段空調(diào)負(fù)荷最高超過3億千瓦，僅聚合1/3即可獲得1億千瓦的調(diào)節(jié)能力。未來電動(dòng)汽車容量越來越大，通過有序充電和V2G等手段，也可為電網(wǎng)提供億千瓦級(jí)的調(diào)峰容量。在現(xiàn)貨市場條件下，通過電價(jià)能有效發(fā)掘靈活性資源，同時(shí)也更有效促進(jìn)常規(guī)電源參與調(diào)峰，推動(dòng)火電進(jìn)行靈活性改造。兩項(xiàng)疊加產(chǎn)生的調(diào)峰增量當(dāng)前尚難以評(píng)估，但對(duì)于現(xiàn)貨市場電價(jià)差有較大的抑制作用。
考慮電網(wǎng)負(fù)荷具有很強(qiáng)的尖峰特性（全年負(fù)荷超過最大負(fù)荷90%的時(shí)段僅占3%，集中在少數(shù)炎熱或嚴(yán)寒日），而新能源發(fā)電出力也具有明顯的尖峰特性，對(duì)于疊加了負(fù)荷尖峰特性和新能源發(fā)電尖峰特性的調(diào)峰需求，其尖峰特性將更加明顯。相較一次投入較大的電化學(xué)調(diào)峰電站，利用同樣具有尖峰特性的靈活性負(fù)荷反向調(diào)節(jié)來對(duì)沖，是邊際成本最優(yōu)的調(diào)峰方式，所以在儲(chǔ)能調(diào)峰存在較多可替代產(chǎn)品的情況下，其競爭力需要基于多方面因素仔細(xì)考量。
