韓雅娟
中國國際工程咨詢有限公司高技術(shù)業(yè)務(wù)部
副主任級(jí)高級(jí)咨詢師 正高級(jí)工程師
在落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要背景下，我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與新型電力系統(tǒng)建設(shè)勢在必行。隨著源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化深度協(xié)調(diào)互動(dòng)，靈活的能源電力系統(tǒng)新模式將日漸顯現(xiàn)。這一進(jìn)程將催生大量儲(chǔ)能應(yīng)用場景與裝配需求，儲(chǔ)能將扮演不可替代的關(guān)鍵角色。2021年4月國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》(以下簡稱《指導(dǎo)意見》)強(qiáng)調(diào)儲(chǔ)能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對(duì)推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展、實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和具有重要意義。
01、國際、國內(nèi)儲(chǔ)能建設(shè)規(guī)模分析及預(yù)測
在碳中和背景下，國際國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)、政府機(jī)關(guān)和中央企業(yè)結(jié)合當(dāng)前實(shí)際與發(fā)展要求，紛紛預(yù)測或提出儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的時(shí)間表、路線圖?？傮w來看，在各國政府大力引導(dǎo)推動(dòng)下，國際國內(nèi)儲(chǔ)能市場將高速增長。
(一) 國際儲(chǔ)能建設(shè)規(guī)模
全球儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模未來十年將高速增長。2018～2020年全球儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量分別為5.5GW、6.3GW、6.5GW，三年年均復(fù)合增長率為3.5%。根據(jù)國際可再生能源署（IRENA）展望報(bào)告《電力儲(chǔ)存與可再生能源：2030年的成本與市場》的基本預(yù)測情景中提出，到2030年，抽水蓄能裝機(jī)將達(dá)到約230GW；另據(jù)國際能源署（IEA）《2050凈零排放:全球能源路線圖》報(bào)告中預(yù)測，電池儲(chǔ)能到2030年裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到590GW。2030年，在僅考慮抽水蓄能和電池儲(chǔ)能的情況下[1]，儲(chǔ)能總裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到約820GW，2020～2030年復(fù)合增長率約16%。
圖 1 2015-2020年全球儲(chǔ)能市場累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（單位：GW）
電池儲(chǔ)能將成為儲(chǔ)能新增裝機(jī)的重要來源和未來儲(chǔ)能的主要裝機(jī)支撐。截至2020年底，全球儲(chǔ)能已投運(yùn)項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為191GW，其中抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模為172GW，占比90%，電池儲(chǔ)能裝機(jī)15GW，抽水蓄能占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。根據(jù)IRENA和IEA預(yù)測的抽水蓄能和電池儲(chǔ)能裝機(jī)情況，到2030年，抽水蓄能裝機(jī)增加至230GW，2020～2030年復(fù)合增長率約3%，電池儲(chǔ)能裝機(jī)增加至590GW，2020～2030年復(fù)合增長率約44%。據(jù)此推算，到2030年，抽水蓄能裝機(jī)與電池儲(chǔ)能裝機(jī)比例約為1：2.5，電池儲(chǔ)能占比超過70%，成為未來儲(chǔ)能重要支撐性裝機(jī)來源。
圖 2 2020-2030年全球抽水蓄能和電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模（單位：GW）
(二) 國內(nèi)儲(chǔ)能建設(shè)規(guī)模
2020年我國新增儲(chǔ)能裝機(jī)2.6GW，儲(chǔ)能總裝機(jī)規(guī)模約34GW。根據(jù)CESA數(shù)據(jù)，2020年我國新增儲(chǔ)能裝機(jī)2.6GW，其中抽水蓄能新增裝機(jī)容量為1.8GW，占比為69.5%，電池儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量為0.79GW，占比30.4%。根據(jù)《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報(bào)告2021》與CNESA數(shù)據(jù)推測，截至2020年底，我國儲(chǔ)能總裝機(jī)規(guī)模約34GW，其中抽水蓄能約31GW，電池儲(chǔ)能約3GW。
到2025年，我國儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模新增60GW以上，有望達(dá)到94GW?！吨笇?dǎo)意見》提出，計(jì)劃到2025年，新型儲(chǔ)能[2]裝機(jī)規(guī)模達(dá)30GW以上。此外，國家電網(wǎng)透露其在運(yùn)、在建抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到62GW，“十四五”期間，將力爭新增開工20GW以上；南方電網(wǎng)透露，其到2025年將投產(chǎn)5GW抽水蓄能電站。保守估計(jì)，“兩網(wǎng)”在“十四五”期間或?qū)⑿略?0GW以上抽水蓄能裝機(jī)?！笆奈濉逼陂g，我國新增抽水蓄能和電池儲(chǔ)能裝機(jī)或?qū)⒊^60GW。其中，新增裝機(jī)中一半為電池儲(chǔ)能、一半為抽水蓄能，電池儲(chǔ)能年復(fù)合增長率約為58%，抽水蓄能年復(fù)合增長率為14%，電池儲(chǔ)能增速將遠(yuǎn)高于抽水蓄能。
02、儲(chǔ)能發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
大力發(fā)展儲(chǔ)能已形成良好的政府間共識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)，但仍面臨重重挑戰(zhàn)。
(一) 建設(shè)成本仍高昂，商業(yè)模式不清晰
電池儲(chǔ)能雖然相較其他儲(chǔ)能而言具備綜合性成本優(yōu)勢，但全生命周期度電成本仍然偏高，位于0.5～1.5元/kwh之間，遠(yuǎn)高于進(jìn)入平價(jià)時(shí)代的風(fēng)光電價(jià)。據(jù)專家預(yù)測，在目前體制機(jī)制下，儲(chǔ)能度電成本需要下降到0.1～0.3元，行業(yè)內(nèi)多數(shù)企業(yè)才能具備足夠的承擔(dān)能力，方可形成在全國大面積鋪開的商業(yè)模式。
(二)政策形勢不明朗，資本觀望氛圍濃
儲(chǔ)能對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)而言是新生事物，相關(guān)部委關(guān)于儲(chǔ)能未來科學(xué)合理的監(jiān)管模式尚未達(dá)成共識(shí)。導(dǎo)致了行業(yè)發(fā)展在效率考量與安全考慮間徘徊、在政府主導(dǎo)與市場自主間徘徊，傳導(dǎo)至資本市場則體現(xiàn)為投資的忽冷忽熱，不利于形成穩(wěn)定的預(yù)期和增量式資本導(dǎo)入。
(三) 標(biāo)準(zhǔn)體系未建立，安全運(yùn)營存隱患
目前對(duì)適應(yīng)我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的安全策略尚未形成頂層共識(shí)，電池儲(chǔ)能的安全標(biāo)準(zhǔn)仍未建立，特別是貫穿儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、集成等各個(gè)流程的系統(tǒng)安全體系尚未形成，導(dǎo)致儲(chǔ)能產(chǎn)品安全性與可靠性檢測與驗(yàn)證滯后產(chǎn)業(yè)發(fā)展，部分地區(qū)甚至發(fā)生嚴(yán)重的儲(chǔ)能電站起火爆炸事故，引發(fā)公眾恐慌。
(四) 公眾吸引力度小，用戶儲(chǔ)能開發(fā)慢
受電動(dòng)自行車和新能源汽車自燃爆炸等負(fù)面消息影響，個(gè)人用戶對(duì)家用中小型電池儲(chǔ)能產(chǎn)品安全性存在擔(dān)憂；同時(shí)，峰谷電價(jià)特別是民電峰谷電價(jià)的彈性不足，無法對(duì)大眾用戶形成可預(yù)期收益拉動(dòng)。導(dǎo)致了我國面向大眾的用戶側(cè)儲(chǔ)能建設(shè)幾乎空白，與部分發(fā)達(dá)國家的差距不斷拉大。
03、促進(jìn)儲(chǔ)能發(fā)展的若干建議
為更好地發(fā)揮政府引導(dǎo)性作用、提高各市場主體的積極性，同時(shí)優(yōu)化儲(chǔ)能布局、降低全社會(huì)建設(shè)成本，促進(jìn)我國儲(chǔ)能健康發(fā)展，提出以下建議。
一、積極發(fā)展V2G技術(shù)，加快儲(chǔ)能與電動(dòng)汽車的融合發(fā)展。2021、2025年我國電動(dòng)汽車銷量將分別超過100萬輛、500萬輛，且長期仍將高速增長。按每輛車10kW/50kWh的容量預(yù)測，2021、2025年分別新增10GW、50GW的潛在“儲(chǔ)能”裝機(jī)。按線性推算，2021～2025五年將累計(jì)新增150GW動(dòng)力電池容量，若20%的電動(dòng)汽車參與電網(wǎng)互動(dòng)儲(chǔ)能，可帶來30GW的移動(dòng)儲(chǔ)能裝機(jī)資源，與《指導(dǎo)意見》中“十四五”新型儲(chǔ)能裝機(jī)整體目標(biāo)值相當(dāng)。此外，車輛夜充晝用、電網(wǎng)夜谷晝峰，電動(dòng)汽車的使用時(shí)間特性與電網(wǎng)峰谷特性可有效搭配，為通過V2G技術(shù)發(fā)展車輛儲(chǔ)能提供了良好的先天基礎(chǔ)。建議深挖利用電動(dòng)汽車容量資源，通過發(fā)展虛擬電廠技術(shù)聚合分散的動(dòng)力電池儲(chǔ)能資源、提高充放電過程的電網(wǎng)友好性，促進(jìn)儲(chǔ)能與電動(dòng)汽車融合發(fā)展，以輕資產(chǎn)運(yùn)營模式降低全社會(huì)總資產(chǎn)投入；同時(shí)，預(yù)計(jì)2025年退役電池將達(dá)到93億瓦時(shí)，每年退役電池?cái)?shù)量增長將超過100萬量級(jí)。由此將帶來巨大的梯次利用潛在市場價(jià)值，應(yīng)前瞻性關(guān)注退役動(dòng)力電池梯次利用資源以及相關(guān)技術(shù)難題，通過退役電池資源“再利用”延緩新增電池制造投資、降低生產(chǎn)中的碳排。
二、發(fā)展電動(dòng)汽車充/換電站與儲(chǔ)能電站“共建模式”，通過“一站多能”“荷儲(chǔ)一體”優(yōu)化商業(yè)模式。一方面，電動(dòng)汽車換電站擁有大量的換電電池容量，每天產(chǎn)生大量的電力交易規(guī)模。換電站可利用電網(wǎng)峰谷時(shí)段有選擇地進(jìn)行充電并在提供換電服務(wù)時(shí)售出，實(shí)質(zhì)上發(fā)揮了儲(chǔ)能電站的職能。在此基礎(chǔ)上可進(jìn)一步拓寬其商業(yè)模式，即在換電站配置一定的儲(chǔ)能容量，用電低谷低價(jià)時(shí)段從電網(wǎng)購電，存儲(chǔ)到待換動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池中，用電高峰高價(jià)時(shí)從儲(chǔ)能電池和備用動(dòng)力電池中反向售電給電網(wǎng)，賺取峰谷價(jià)差。另一方面，在現(xiàn)有充電站基礎(chǔ)上加配儲(chǔ)能設(shè)施，在電價(jià)低谷時(shí)充電，在充電高峰期釋放存儲(chǔ)的電力，既能夠緩解電動(dòng)汽車充電時(shí)（特別是大量電動(dòng)汽車快速充電時(shí)）對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，也能夠通過賺取峰谷價(jià)差提升自身盈利水平，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與綠色效益的統(tǒng)一。
三、優(yōu)化儲(chǔ)能選址布局，通過分散布置、集中控制方式降低建設(shè)規(guī)模，減低綜合成本。當(dāng)前部分省市推出了風(fēng)光電站配建儲(chǔ)能的政策要求，可再生能源和儲(chǔ)能共址配套建設(shè)，例如目前我國多地要求可再生能源項(xiàng)目配置5%～20%的儲(chǔ)能，不一定是儲(chǔ)能部署的最佳選擇，建議政府和電力企業(yè)不斷改進(jìn)儲(chǔ)能選址規(guī)劃機(jī)制。探索在電網(wǎng)側(cè)布局大型儲(chǔ)能站點(diǎn)同時(shí)服務(wù)多個(gè)新能源電場的模式，運(yùn)用5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)實(shí)現(xiàn)集中控制、設(shè)備共用，通過“共享模式”提高儲(chǔ)能電站間、儲(chǔ)能電站與風(fēng)光電場的協(xié)同性，減少儲(chǔ)能建設(shè)規(guī)模要求，降低全社會(huì)成本。
四、給予儲(chǔ)能更加獨(dú)立的地位，建立健全儲(chǔ)能友好型政策法規(guī)。歐洲清潔能源一攬子計(jì)劃已將儲(chǔ)能定義為獨(dú)立于發(fā)電、輸電或負(fù)載的實(shí)體，給予了針對(duì)性的促進(jìn)政策。建議政府將儲(chǔ)能作為實(shí)體對(duì)象納入電力系統(tǒng)整體建設(shè)規(guī)劃中，形成以發(fā)展為牽引、以問題為導(dǎo)向的快速?zèng)Q策機(jī)制，在完善碳稅交易、彈性電價(jià)、容量市場、電力期貨市場、輔助服務(wù)市場、輸配電投資建設(shè)制度中，給予儲(chǔ)能明確定位與政策傾斜。通過制度設(shè)計(jì)形成由政府定價(jià)向市場競價(jià)的轉(zhuǎn)變，保障社會(huì)資本投入，借助資本投入提升發(fā)展質(zhì)量、加快發(fā)展速度。此外，應(yīng)大力克服部門利益、本位主義，完善政府部門間及不同地方政府間相互支持、密切配合、信息共享的聯(lián)動(dòng)機(jī)制，形成工作合力，出臺(tái)科學(xué)系統(tǒng)、具體有效的管理辦法以協(xié)同推動(dòng)有關(guān)政策的落地實(shí)施，盡量避免“政出多門”及政策法規(guī)要求相互重復(fù)、沖突的現(xiàn)象。
五、提高公眾參與意愿，鼓勵(lì)個(gè)人用戶安裝，探索儲(chǔ)能與鄉(xiāng)村振興有機(jī)融合。與部分發(fā)達(dá)國家相比，我國家庭儲(chǔ)能安裝數(shù)量較少。建議提升公眾對(duì)儲(chǔ)能的認(rèn)知，鼓勵(lì)更多的家庭購買儲(chǔ)能裝置，在形成一定用戶規(guī)模基礎(chǔ)上，深度挖掘用戶側(cè)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的重要作用。鑒于我國城市人口高度密集的現(xiàn)狀，建議出臺(tái)“儲(chǔ)能下鄉(xiāng)”政策將儲(chǔ)能納入“鄉(xiāng)村振興”與“美麗中國”建設(shè)中，充分利用村鎮(zhèn)地區(qū)豐富的土地與可再生資源優(yōu)勢，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域探索儲(chǔ)能與微電網(wǎng)融合發(fā)展模式。
六、加快建立并完善儲(chǔ)能安全標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)急規(guī)范，提高儲(chǔ)能應(yīng)用的安全水平。應(yīng)避免缺乏儲(chǔ)能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)而造成的無序發(fā)展?fàn)顩r，避免單一安全事故引起的社會(huì)性恐慌與資本寒冬。建議加快建立健全儲(chǔ)能系統(tǒng)分級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)、測試標(biāo)準(zhǔn)、安裝標(biāo)準(zhǔn)、隱患定位標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)老化異常檢測標(biāo)準(zhǔn)、險(xiǎn)情評(píng)估模型、相應(yīng)的消防策略與應(yīng)急規(guī)范以及安全事件的問責(zé)追溯與懲罰機(jī)制，確保儲(chǔ)能系統(tǒng)的長期健康發(fā)展。
[1]筆者認(rèn)為抽水蓄能和電池儲(chǔ)能是儲(chǔ)能裝機(jī)的主體來源，其他儲(chǔ)能技術(shù)占比或低于3%。
[2]根據(jù)前文分析，筆者認(rèn)為到2025年新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)將主要是電池儲(chǔ)能。（本文紙質(zhì)版見《中國投資》7月號(hào)）
