中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：1. 為什么發(fā)展儲(chǔ)能：平衡電力供需波動(dòng)
能源轉(zhuǎn)型趨勢(shì)下，儲(chǔ)能的作用日益凸顯。電力是即發(fā)即用、無(wú)法直接儲(chǔ)存的能源形態(tài)，因而在電力供需兩端頻繁波動(dòng)的背景下，為保障電能質(zhì)量的穩(wěn)定，調(diào)度單位需要實(shí)時(shí)平衡。而儲(chǔ)能是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量存儲(chǔ)起來(lái)，并在需要時(shí)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、勢(shì)能等。儲(chǔ)能具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 、配置方式靈活、建設(shè)周期短等優(yōu)勢(shì)。在我國(guó)能源轉(zhuǎn)型大趨勢(shì)下，儲(chǔ)能的作用日益凸顯，其應(yīng)用范圍涉及發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。
1.1. 發(fā)電側(cè)：輔助傳統(tǒng)電力調(diào)頻，促進(jìn)新能源消納
傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域：儲(chǔ)能輔助調(diào)頻。在傳統(tǒng)發(fā)電領(lǐng)域，儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)的主要作用為輔助調(diào)頻，使電源更具可控性。一般適用于電源靈活性較差的地區(qū)，例如山西、內(nèi)蒙古等火電裝機(jī)為主的省份，通過(guò)配置功率型儲(chǔ)能電池，可以增加機(jī)組整體的響應(yīng)性能。新能源領(lǐng)域：儲(chǔ)能可平滑出力波動(dòng)，促進(jìn)新能源消納。由于風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電具有較強(qiáng)的隨機(jī)性、波動(dòng)性和間接性。因此，新能源高比例接入電力系統(tǒng)后，將導(dǎo)致發(fā)電波動(dòng)大幅增加，增加了維持電力供需平衡的難度。而儲(chǔ)能系統(tǒng)可以跟蹤新能源發(fā)電出力計(jì)劃，在出力低谷時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率，在出力尖峰時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收功率。因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)可平抑新能源發(fā)電的波動(dòng)性，從而減少能源浪費(fèi)，促進(jìn)新能源的消納。
1.2. 電網(wǎng)側(cè)：緩解電網(wǎng)阻塞，降低網(wǎng)損成本
儲(chǔ)能系統(tǒng)置于線(xiàn)路上游，緩解電網(wǎng)阻塞。發(fā)生線(xiàn)路阻塞時(shí)，位于上游的儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收未能輸出的電能，并在線(xiàn)路負(fù)荷較小時(shí)再輸出電能，可以有效緩解電路阻塞情況。儲(chǔ)能可有效降低網(wǎng)損成本。峰負(fù)荷時(shí)的電價(jià)高，相應(yīng)時(shí)段的網(wǎng)損成本也更高，通過(guò)安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)可有效提高電網(wǎng)的輸配電能力，從而降低網(wǎng)損成本。根據(jù)《中國(guó)電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能在典型場(chǎng)景下的應(yīng)用價(jià)值評(píng)估》中的測(cè)算，在單回 10 千伏輸電線(xiàn)路、末端負(fù)荷供電案例下，安裝 1 兆瓦時(shí)儲(chǔ)能即可降低網(wǎng)損率約 1%。
1.3. 用電側(cè)：峰谷價(jià)差套利，容量電費(fèi)管理
谷沖峰放，價(jià)差套利。我國(guó)大部分地區(qū)采用分時(shí)電價(jià)體系，將一天按負(fù)荷曲線(xiàn)劃分為峰、平、谷三個(gè)時(shí)段，并對(duì)應(yīng)峰、平、谷三種電價(jià)，在分時(shí)電價(jià)體系下，峰時(shí)用電成本高于谷時(shí)用電成本。用戶(hù)安裝儲(chǔ)能系統(tǒng)后，在谷時(shí)充電、峰時(shí)放電，實(shí)現(xiàn)了峰谷價(jià)差套利從而降低用戶(hù)的用電成本。
削減用電尖峰，降低容量電費(fèi)。我國(guó)對(duì)供電部門(mén)大工業(yè)企業(yè)實(shí)行兩部電價(jià)制，即用與容量成比例的固定基本電價(jià)和與用電量成比例的變動(dòng)電價(jià)來(lái)決定電費(fèi)。工業(yè)用戶(hù)可利用儲(chǔ)能系統(tǒng)在負(fù)荷低谷時(shí)充電，在負(fù)荷高峰時(shí)放電，從而降低整體負(fù)荷，減少容量電費(fèi)
2.儲(chǔ)能技術(shù)以傳統(tǒng)的抽水蓄能及電化學(xué)儲(chǔ)能為主，新型儲(chǔ)能技術(shù)獲得重視。
儲(chǔ)能技術(shù)是通過(guò)特定的裝置或物理介質(zhì)將不同形式的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，以便在需要時(shí)再次利用的技術(shù)。狹義來(lái)看，儲(chǔ)能技術(shù)主要指熱儲(chǔ)能和電儲(chǔ)能技術(shù)。傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)以抽水蓄能及電化學(xué)儲(chǔ)能為主，隨著工藝技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)家對(duì)儲(chǔ)能的重視，多種新型儲(chǔ)能技術(shù)已在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)有所運(yùn)用。
儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)定增長(zhǎng)。截至 2019 年年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī) 183.1GW，其中抽水蓄能裝機(jī) 171.0GW，占比 93.4%，但其裝機(jī)規(guī)模同比幾乎無(wú)增長(zhǎng)；電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)8.2GW，占比 4.5%，裝機(jī)規(guī)模同比增長(zhǎng) 24.8%。從中國(guó)的情況來(lái)看，2019 年，中國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模合計(jì) 32.3GW，占全球市場(chǎng)的 17.6%。其中，抽水蓄能裝機(jī) 30.3GW，占 比 93.7%，裝機(jī)規(guī)模同比增速不到 1%；電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī) 1.58GW，占比 4.9%，裝機(jī)規(guī)模同比增長(zhǎng) 58.5%。抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模最大，電化學(xué)儲(chǔ)能最具發(fā)展?jié)摿Α?
抽水蓄能技術(shù)在 20 世紀(jì) 90 年代就已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，發(fā)展較為成熟，目前在全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目中裝機(jī)規(guī)模占比最大，但受地理資源條件約束，且具有能量密度低、投資額高等缺陷。而電化學(xué)儲(chǔ)能是當(dāng)前應(yīng)用最廣、最具潛力的電力儲(chǔ)能技術(shù)，其全球的裝機(jī)規(guī)模從 2016 年的 1.8GW 上升 2019 年的 8.2GW，復(fù)合增速 65.78%。電化學(xué)儲(chǔ)能具有受自然條件的約束小、建設(shè)周期短、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛鋰電成本下降助推全球電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)高速增長(zhǎng)。
過(guò)去五年，全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家嘗試規(guī)?；瘧?yīng)用電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)加速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。2013-2019年，全球電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)從 0.7GW 增長(zhǎng)至 8.2GW，復(fù)合增速 50.7%。其中，2018 年電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)同比增速 127.59%，實(shí)現(xiàn)跨越式增長(zhǎng)。電化學(xué)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)高速增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)因素主要源于鋰電成本的下降。①鋰電為電化學(xué)儲(chǔ)能主流技術(shù)路線(xiàn)：截至 2019 年，鋰電池儲(chǔ)能為電化學(xué)儲(chǔ)能的主要構(gòu)成，裝機(jī)規(guī)模占比 87.3%。與其他電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)相比，鋰離子電池已經(jīng)連續(xù)七年占據(jù)全球新增投運(yùn)總規(guī)模的最大比重，裝機(jī)規(guī)模也在 2019 年迎來(lái)了歷史新高，達(dá)到 7.2GW。②鋰電成本下降：近年來(lái)，鋰電儲(chǔ)能成本呈現(xiàn)快速下降趨勢(shì)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性持續(xù)提升。據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)統(tǒng)計(jì)，截至 2018 年，一套完整安裝的 14kWh 家用鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的基準(zhǔn)資本成本為 654 美元/kWh，折算為平準(zhǔn)化度電成本約為 0.10 美元/kWh， 較 2016 年下降約 42.6%。BNEF 預(yù)計(jì)到 2021 年該成本將下降至 405 美元/kWh，未來(lái)三年累計(jì)下降幅度為 38.1%。等優(yōu)勢(shì)，未來(lái)隨著規(guī)模效應(yīng)體現(xiàn)，成本進(jìn)一步下降，電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展前景廣闊。
中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)：邁入規(guī)?；A段。
從規(guī)模來(lái)看，中國(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模連續(xù)多年保持快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，2013-2019 年，電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)從 0.1GW 增長(zhǎng)至 1.58GW，復(fù)合增速 58.41%。且新增裝機(jī)保持高速增長(zhǎng)，2018 年，電化學(xué)儲(chǔ)能新增裝機(jī)規(guī)模同比增長(zhǎng) 465%。從結(jié)構(gòu)來(lái)看，與全球市場(chǎng)一致，鋰離子電池為我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能的主要構(gòu)成，2019 年，鋰離子電池占電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)的 79.7%。總體來(lái)看，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模尚小，這與其所處的發(fā)展階段相關(guān)。當(dāng)前，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)正從商業(yè)化初期階段過(guò)渡到產(chǎn)業(yè)規(guī)?；A段。未來(lái)，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有望快速提升技術(shù)水平、完善標(biāo)準(zhǔn)體系，并形成完整的產(chǎn)業(yè)體系。
預(yù)計(jì) 2030 年風(fēng)電、光伏裝機(jī)有望達(dá) 16 億千瓦。據(jù)我們測(cè)算，在碳中和及碳達(dá)峰愿景下，預(yù)計(jì)到 2030 年，風(fēng)電、光伏發(fā)電量分別由 2019 年 0.4/ 0.2 萬(wàn)億度，提升至 1.2/ 1.2 萬(wàn)億度；裝機(jī)容量分別由 2019 年 2.1/ 2.0 億千瓦提升至 5.6/10.0 億千瓦，合計(jì) 16 億千瓦，高于 2020 年 12 月氣候雄心峰會(huì)上提出的 12 億千瓦最低目標(biāo)。
3.可再生能源并網(wǎng)，需要多少儲(chǔ)能？
在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，新能源裝機(jī)高增，各地政府要求配置儲(chǔ)能的背景下，我們對(duì)我國(guó)新能源并網(wǎng)帶來(lái)的儲(chǔ)能空間進(jìn)行測(cè)算。預(yù)計(jì) 2020-2025 年間，風(fēng)電、光伏并網(wǎng)帶來(lái)的新增儲(chǔ)能需求合計(jì)為 28GWh，年均新增儲(chǔ)能需求為 4.7GWh。測(cè)算假設(shè)：①新增裝機(jī)：根據(jù)表 3 的測(cè)算結(jié)果，假定 2020-2025 年，風(fēng)電光伏新增裝機(jī)呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，每年合計(jì)新增裝機(jī)規(guī)模 104GW；②儲(chǔ)能配比率：從 2020 年各地要求的儲(chǔ)能配比率來(lái)看，最低配比要求 5%，最高配比要求 20%。我們假定 2020 年實(shí)現(xiàn)配比率 10%，以后每年配比率逐漸上升 2pct，至 2025 年實(shí)現(xiàn)配比率 20%；③儲(chǔ)能功率占比：根據(jù)現(xiàn)有儲(chǔ)能項(xiàng)目功率配比情況，假設(shè)為 15%；④儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)：按 2h 的平均備電時(shí)長(zhǎng)作為估算值。
