儲能在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，已成為我國能源轉(zhuǎn)型和市場化改革進(jìn)程中的一個重要技術(shù)手段和活躍因素。國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計研究所主要圍繞電化學(xué)儲能、儲熱、梯次利用，從政策分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、規(guī)劃配置、運(yùn)營模式、市場機(jī)制、并網(wǎng)接入管理和調(diào)度運(yùn)行管理等方面進(jìn)行研究，開發(fā)了包含儲能模型的綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析軟件、含儲能運(yùn)行模擬、太陽能熱發(fā)電儲熱配比功能的新能源電力系統(tǒng)分析軟件等軟件工具。本專欄將圍繞經(jīng)濟(jì)性與商業(yè)模式、發(fā)展關(guān)鍵問題、政策導(dǎo)向、國際經(jīng)驗(yàn)等，結(jié)合相關(guān)成果和研究思考與讀者進(jìn)行交流分享。
文章導(dǎo)讀：得益于動力電池領(lǐng)域的快速發(fā)展，電化學(xué)儲能技術(shù)以其成本和技術(shù)優(yōu)勢，逐步在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。在中國電力市場化改革進(jìn)程中，能源及電力建設(shè)相關(guān)企業(yè)對電化學(xué)儲能在電力系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用都給予高度關(guān)注。目前電化學(xué)儲能技術(shù)應(yīng)用逐步由示范轉(zhuǎn)向商業(yè)化運(yùn)營初期階段，但市場機(jī)制尚未成熟，投資主體和收益模式尚處于探索階段，項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性存在不確定性，且缺乏儲能和電網(wǎng)的統(tǒng)籌規(guī)劃，在接入、運(yùn)行管理方面缺乏相關(guān)規(guī)定。文章基于儲能應(yīng)用場景和經(jīng)濟(jì)性分析，針對電化學(xué)儲能在近中期發(fā)展中需要解決的關(guān)鍵問題開展全面研究。
電化學(xué)儲能應(yīng)用模式及關(guān)鍵問題
執(zhí)筆人：胡靜、黃碧斌、馮凱輝
國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計研究所
1、電化學(xué)儲能應(yīng)用場景及經(jīng)濟(jì)性分析
（1）對于電源側(cè)儲能，新能源電站減少棄電增收模式在電價較高的新能源電站有一定盈利空間，調(diào)頻輔助服務(wù)模式面臨優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目減少、未來調(diào)頻市場空間飽和等收益風(fēng)險。
（2）對于電網(wǎng)側(cè)儲能，目前尚沒有成熟可推廣的投資回收機(jī)制，潛在的收益模式中，計入有效資產(chǎn)可以保證合理收益水平，容量電價模式存在疏導(dǎo)困難，難以大范圍推廣，輔助服務(wù)市場模式是未來主要趨勢之一，收益水平完全由市場確定。
（3）對于客戶側(cè)儲能，需量管理和峰谷價差共同回收模式下，儲能盈利性水平主要與峰谷價差、儲能投資建設(shè)成本、循環(huán)次數(shù)、充放電模式、用戶分成比例以及對需量降低的效率影響等指標(biāo)有關(guān)。通過建立儲能成本分析模式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性測算，當(dāng)前，普通工業(yè)和大工業(yè)用戶安裝儲能僅少部分省份能實(shí)現(xiàn)盈虧平衡，隨著儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性提升，按工業(yè)電價降價前目錄電價計算，2020年已具有較好的盈利性。按照2019年工業(yè)電價水平下降要求，在北京市降價模式下（峰、平、谷價格統(tǒng)一下降同一額度，峰谷價差和峰平價差保持不變），儲能收益略有提升，在多數(shù)省份采用的河北省降價模式下（下降比例基本相同，峰谷價差和峰平價差縮小），儲能收益將明顯下降。
表1 客戶側(cè)儲能不同收益模式的收益水平測算
2、電化學(xué)儲能應(yīng)用關(guān)鍵問題分析
對于電化學(xué)儲能項(xiàng)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用和投資，主要受到兩類需求驅(qū)動，一類是價值驅(qū)動，即受到解決電網(wǎng)安全運(yùn)行、解決特殊場景的輸配電功能問題等電力系統(tǒng)的需求影響，投資建設(shè)儲能項(xiàng)目，另一類是利益驅(qū)動，即利用儲能的特性在現(xiàn)有或未來價格政策、機(jī)制或市場規(guī)則中可以盈利的眾多投資項(xiàng)目中的一種。對于第一類儲能項(xiàng)目應(yīng)該關(guān)注其合適的發(fā)展規(guī)模，如何統(tǒng)籌與電網(wǎng)的規(guī)劃，如何優(yōu)化調(diào)度運(yùn)行等技術(shù)管理規(guī)范，以及為其在價格和市場機(jī)制上找到成本回收途徑；對于第二類儲能項(xiàng)目，有明確的服務(wù)對象和商業(yè)模式，更多關(guān)注其如何保障安全，如何探索出更多樣化創(chuàng)新商業(yè)模式等問題。下面就幾個中國電化學(xué)儲能應(yīng)用的關(guān)鍵問題展開分析。
（1）項(xiàng)目投資屬性。
對于電源側(cè)儲能，屬于電源內(nèi)部資產(chǎn)，無法計入電網(wǎng)有效資產(chǎn)，電網(wǎng)主業(yè)（指從事受監(jiān)管的輸配電業(yè)務(wù)的單位）不能投資，第三方單位投資可通過市場化方式進(jìn)行成本回收。考慮新能源配套儲能與新能源的發(fā)電收益難以區(qū)分，聯(lián)合常規(guī)電源調(diào)峰的儲能參與調(diào)峰服務(wù)補(bǔ)償收益分?jǐn)側(cè)狈?shí)際運(yùn)營案例參考，聯(lián)合常規(guī)電源調(diào)頻的儲能市場規(guī)模有限、收益將隨參與主體增多逐步下降，應(yīng)詳細(xì)評估項(xiàng)目投資效益。
對于電網(wǎng)側(cè)儲能，現(xiàn)階段，《輸配電定價成本監(jiān)審辦法》（發(fā)改價格規(guī)〔2019〕897號）已明確指出電儲能設(shè)施不允許納入輸配電價核價范圍，電網(wǎng)主業(yè)無法投資。但對于電網(wǎng)側(cè)儲能中保障故障或異常運(yùn)行下的系統(tǒng)安全場景，儲能應(yīng)用頻次存在不確定性，且相關(guān)價值難以量化評估，對于保障輸配電功能場景，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，儲能在特定條件下可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)施替代效益，實(shí)現(xiàn)全社會用能成本降低，因此，隨著儲能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的不斷提升，未來“十四五”電網(wǎng)規(guī)劃中可考慮將上述兩種場景的儲能作為電網(wǎng)設(shè)施的一部分，通過系統(tǒng)論證后，與其他輸配電設(shè)施一起納入成本監(jiān)管，按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一管理的原則，由電網(wǎng)主業(yè)主導(dǎo)建設(shè)或租賃。對于調(diào)峰、調(diào)頻等可以通過參與市場方式獲利的電網(wǎng)側(cè)儲能，可由第三方單位投資，收益方式和水平由市場需求決定。
對于客戶側(cè)儲能，屬于客戶內(nèi)部資產(chǎn)，無法計入電網(wǎng)有效資產(chǎn)，電網(wǎng)主業(yè)不應(yīng)參與投資建設(shè)，第三方單位可根據(jù)需要和市場空間自行建設(shè)，但要積極引導(dǎo)客戶側(cè)儲能參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)、電量平衡和負(fù)荷特性改善，優(yōu)先在電網(wǎng)調(diào)節(jié)有困難、改造升級成本較高的地區(qū)投資建設(shè)，發(fā)揮降低電網(wǎng)峰谷差、緩解局部電網(wǎng)供需緊張等作用。
（2）儲能與電網(wǎng)、抽蓄統(tǒng)籌規(guī)劃。
一是將儲能納入電網(wǎng)規(guī)劃。電化學(xué)儲能大規(guī)模應(yīng)用，在提高系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和支撐能力的同時，增加了負(fù)荷預(yù)測和調(diào)控管理難度，加劇電網(wǎng)電力電子化程度，對電網(wǎng)安全運(yùn)行提出挑戰(zhàn)。應(yīng)統(tǒng)籌電網(wǎng)和儲能發(fā)展，合理確定儲能發(fā)展規(guī)模、設(shè)施布局、接入范圍和建設(shè)時序，納入電網(wǎng)規(guī)劃并滾動調(diào)整，引導(dǎo)儲能合理布局、有序發(fā)展。
二是電化學(xué)儲能發(fā)展應(yīng)統(tǒng)籌抽蓄發(fā)展。抽水蓄能具有建設(shè)容量大、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、運(yùn)行性能穩(wěn)定、使用壽命長等特點(diǎn)，但建設(shè)周期長達(dá)7~8年；電化學(xué)儲能具有選址布置靈活、建設(shè)周期短、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，但安全性有待提升，兩者具有優(yōu)勢互補(bǔ)性，需要統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。抽水蓄能作為系統(tǒng)級的調(diào)節(jié)手段，需要保持一定發(fā)展規(guī)模，并根據(jù)電化學(xué)儲能技術(shù)發(fā)展和規(guī)模快速增長趨勢，做好動態(tài)調(diào)整和年度任務(wù)安排。
（3）電價和市場機(jī)制。
英國、美國電化學(xué)儲能在電網(wǎng)中應(yīng)用的市場機(jī)制是在已建立電能市場、調(diào)頻輔助服務(wù)市場和容量市場的基礎(chǔ)上設(shè)計的。中國電力市場改革尚處于發(fā)展過渡期，各省電能現(xiàn)貨市場和調(diào)頻輔助服務(wù)市場正處于建設(shè)中，容量市場尚未開展建設(shè)。結(jié)合國外電化學(xué)儲能在電網(wǎng)中應(yīng)用的市場機(jī)制經(jīng)驗(yàn)以及中國實(shí)際情況，適應(yīng)電網(wǎng)側(cè)儲能參與的中國市場機(jī)制設(shè)計應(yīng)遵循幾個原則：一是首先明確儲能應(yīng)用的市場準(zhǔn)入條件和主體定位；二是市場機(jī)制設(shè)計要因地制宜、分步實(shí)施；三是儲能參與市場機(jī)制應(yīng)遵循系統(tǒng)需求進(jìn)行市場總體設(shè)計和資源統(tǒng)籌，并根據(jù)需要不斷調(diào)整。
（4）儲能接入和調(diào)度運(yùn)行管理。
按照分級分類原則，根據(jù)電化學(xué)儲能的應(yīng)用場景和技術(shù)特點(diǎn)，規(guī)范電化學(xué)儲能并網(wǎng)接入、調(diào)度運(yùn)行等全過程管理。與電源建設(shè)一并考慮的電源側(cè)儲能和獨(dú)立的調(diào)峰調(diào)頻儲能，參照常規(guī)電源接入管理辦法執(zhí)行，納入相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)管理，服從電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)可觀、可測、可控。提升電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平的電網(wǎng)側(cè)儲能為獨(dú)立的并網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)（設(shè)備），參照電網(wǎng)設(shè)備建設(shè)管理辦法，直接納入相應(yīng)調(diào)度機(jī)構(gòu)的調(diào)度管理范圍，并明確準(zhǔn)入容量，相關(guān)運(yùn)行狀態(tài)信息接入調(diào)度自動化系統(tǒng)，運(yùn)行模式為跟蹤調(diào)度發(fā)電曲線或接受自動發(fā)電控制指令?？蛻魝?cè)儲能參照分布式電源管理辦法執(zhí)行，在電壓穿越能力、充放電響應(yīng)及轉(zhuǎn)換時間等方面提出技術(shù)要求和準(zhǔn)入門檻，加強(qiáng)儲能信息監(jiān)測和平臺建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可觀、可測、必要時可控。
（5）電化學(xué)儲能安全問題。
電化學(xué)儲能安全問題直接影響未來在電力系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，同時爆炸事故還會引發(fā)社會影響，需要高度重視、科學(xué)防控。一方面，電化學(xué)儲能屬于本征不安全體系，目前缺乏有效消防手段。電化學(xué)儲能采用可燃有機(jī)物作為電解液，在高能的運(yùn)行環(huán)境中易發(fā)生內(nèi)短路造成熱失控，存在自析氧反應(yīng)自成燃燒體系，常規(guī)安全消防措施無法有效應(yīng)對，具有發(fā)生燃燒、爆炸等安全風(fēng)險，影響電網(wǎng)設(shè)備安全和人身安全。另一方面，需要論證儲能選址設(shè)計、建立安全防控體系、建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。儲能電站選址應(yīng)充分考慮對周邊輸變電設(shè)施等的安全影響，設(shè)計應(yīng)預(yù)留足夠的安全距離，科學(xué)制定防火措施和預(yù)案，防止連鎖故障發(fā)生。制定涵蓋電源、電網(wǎng)和客戶側(cè)全方位，以及規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)等全過程的儲能安全防控體系。當(dāng)務(wù)之急要建立儲能電站接入安全標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建儲能系統(tǒng)檢測平臺。
（6）儲能云共享平臺。
電化學(xué)儲能建設(shè)周期短、安裝靈活便捷，可以實(shí)現(xiàn)真正意義上的“共享”，以此能夠充分挖掘儲能的利用潛力，提高利用效率。一是設(shè)備的共享，包括設(shè)備的租賃使用等；二是資源的共享，發(fā)揮電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)以及電動汽車等諸多儲能資源的調(diào)節(jié)特性，提高電網(wǎng)安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性；三是服務(wù)的共享，有助于實(shí)現(xiàn)賣電、能源管理、定制用電需求等服務(wù)。目前電網(wǎng)公司、儲能運(yùn)營商、負(fù)荷集成商等相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開展儲能云平臺建設(shè)，結(jié)合5G時代的到來，儲能云共享平臺將可以最大限度的發(fā)揮各儲能主體的利用價值，實(shí)現(xiàn)社會資源優(yōu)化配置。
