中國儲能網(wǎng)訊：在過去20年，新能源快速增長。截至2024年8月底，我國新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模（包括風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等）為12.7億千瓦，與2004年的82萬千瓦相比增長了1500倍。
風(fēng)光發(fā)電增加之際，解決棄風(fēng)棄電問題、可以為電網(wǎng)提供靈活性的儲能進(jìn)入人們視野。當(dāng)前，我國儲能產(chǎn)業(yè)正處于快速增長期，今年1—8月份，國內(nèi)儲能項目總投資已超過3000億元。同時，新型儲能調(diào)節(jié)作用不斷增強(qiáng)，南方電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)上半年新型儲能等效利用小時數(shù)達(dá)560小時，已接近2023年全年調(diào)用水平。
用綠氫消納綠電也是業(yè)界為消納綠電提出的解決方式。廈門大學(xué)中國能源政策研究院院長林伯強(qiáng)在接受《華夏時報》記者采訪時表示：“不論國內(nèi)外，綠電消納的關(guān)鍵還是在于成本問題，如果電價比較高，消納能力就比較強(qiáng)。氫儲能的前景很大，但綠氫的來源問題還沒有得到解決，如果風(fēng)電光伏可以直接發(fā)電，就沒有理由選擇制氫，但是現(xiàn)在不投入就沒有未來，還是期待用氫的成本下降?！?
數(shù)據(jù)顯示，以目前的電解水平，當(dāng)可再生能源電價降至0.2元/kWh時，電解水制氫成本將接近于化石制氫成本。
據(jù)科學(xué)技術(shù)部原副部長、國家外國專家局原局長李萌預(yù)測，未來5—10年，高效柔性電解槽、載氫能源汽車、醇?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)也有望成為清潔領(lǐng)域的“新三樣”。從目前的發(fā)展情況來看，屬于電解槽供應(yīng)商的激烈競爭已經(jīng)開始。今年3月至7月，1000標(biāo)方堿性電解槽價格在4個月內(nèi)從近500萬元下降到了400萬元左右，降幅達(dá)20%。
綠電消納亟待解決
經(jīng)過長期發(fā)展，中國建立了煤、油、氣、核、水、風(fēng)、光等多元能源供給體系。隨著新型電力系統(tǒng)和雙碳目標(biāo)的提出，風(fēng)、光等可再生能源裝機(jī)容量和發(fā)電量不斷攀升，生產(chǎn)和生活中所用的電越來越“綠”。2024年8月，我國非化石能源發(fā)電量占當(dāng)月全社會用電量的40%，同比增加534億千瓦時，占當(dāng)月全社會用電量增量的三分之二。
這背后是新能源發(fā)電能力的迅猛增長。中國電力企業(yè)聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，截至2024年8月底，我國新能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模（包括風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電）為12.7億千瓦，在總發(fā)電裝機(jī)中的比重達(dá)到40.7%。與2004年的82萬千瓦相比，新能源規(guī)模在過去20年增長了1500倍。從全球來看，我國的占比也從2004年的1.6%上升到了去年底的43%。
新能源規(guī)模將繼續(xù)攀升。國家電力投資集團(tuán)公司原董事長、黨組書記錢智民在2024年國際儲能和電池技術(shù)及裝備大會上表示，今年新能源發(fā)電裝機(jī)應(yīng)該會超過13億千瓦，到2030年碳達(dá)峰，預(yù)計新能源規(guī)模將達(dá)到27億千瓦；到2060年碳中和，預(yù)計會是60億千瓦的裝機(jī)。這意味著在未來6年，風(fēng)光裝機(jī)將以每年2—3億千瓦（合200—300吉瓦）的規(guī)模增長。
在用電需求增長和電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的壓力下，新能源如何保持高速增長成為業(yè)界關(guān)心的問題。在計劃中，到2050年，光伏將成為中國第一大的電力來源，占當(dāng)年全社會用電量的39%，2021年這一占比為4%。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所研究員褚君浩指出，比例少時問題不大，而當(dāng)比例大時，光伏的不穩(wěn)定性會對電網(wǎng)有較大的沖擊。
新能源滲透率的提高增已經(jīng)帶來了棄光棄風(fēng)問題，為了提升風(fēng)電光伏的利用率，國家發(fā)改委和能源局曾在2018年發(fā)布《清潔能源消納行動計劃（2018-2020年）》，要求光伏利用率要保持在95%以上。2024年5月，《2024—2025年節(jié)能降碳行動方案》放開了95%的消納紅線，明確資源條件較好地區(qū)的新能源利用率可降低至90%。
綠電消納仍是痛點(diǎn)。協(xié)鑫（集團(tuán)）控股有限公司董事長朱共山指出，今年以來，全國風(fēng)光利用率大幅度下降，部分省份降至90%的新紅線，山東省將11點(diǎn)半—13點(diǎn)的中午時段（用電高峰）電價改為谷價，也導(dǎo)致了電網(wǎng)收益下降，分布式光伏發(fā)展隨之受限。今年6月，廣東省能源局曾發(fā)布接網(wǎng)消納困難地區(qū)名單及低壓配網(wǎng)接網(wǎng)預(yù)警等級公告。其他不少地區(qū)也出臺了不予并網(wǎng)、禁止安裝、不得擅自開發(fā)等措施來規(guī)范分布式光伏發(fā)展。朱共山認(rèn)為：“在未來的市場，分布式只有配套儲能才能發(fā)展起來”。林伯強(qiáng)告訴記者，不論國內(nèi)外，綠電消納的關(guān)鍵還是在于成本問題，如果電價比較高，消納能力就比較強(qiáng)。
配備儲能是必然
中國電力發(fā)展促進(jìn)會碳達(dá)峰、碳中和專委會會長劉勁松指出，新型電源、新型電網(wǎng)、新型儲能和新型用能負(fù)荷構(gòu)成了新型電力系統(tǒng)，是覆蓋了發(fā)電廠、輸配變、各種儲能、電動汽車、充電樁和電機(jī)化工農(nóng)業(yè)設(shè)備，以及相關(guān)制造商的一個龐大的產(chǎn)業(yè)鏈。業(yè)界普遍認(rèn)為，風(fēng)光發(fā)展，儲能先行。電力系統(tǒng)兼容高比例新能源，大規(guī)模配儲是必然選擇。
主要是風(fēng)光發(fā)電多受自然條件影響，電網(wǎng)更難預(yù)測其發(fā)電量、并網(wǎng)量，電力部門對靈活性的需求在不斷增長，以快速增加或減少發(fā)電量或用電需求，在面臨供需急劇波動的情況下，保持持續(xù)供電的能力。
當(dāng)前我國儲能產(chǎn)業(yè)正處于快速增長期。今年1—8月份，國內(nèi)儲能項目總投資已超過3000億元。其中，抽水蓄能是目前全球最大的能量銀行，也是我國最主要的儲能形式。2024年上半年，我國抽水儲能累計裝機(jī)量達(dá)到5439萬千瓦，到2030年裝機(jī)容量將超過1.2億千瓦。
今年上半年，新型儲能新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)到2640萬千瓦時，同比增長48.5%。央企新型儲能投運(yùn)規(guī)模達(dá)到2038萬千瓦，占全國比重約42%。從全國累計情況來看，有14個省份投運(yùn)裝機(jī)超吉瓦時，有19個省份超過百兆瓦，西北和華北遙遙領(lǐng)先，合計裝機(jī)占比超過50%，新疆新增并網(wǎng)裝機(jī)規(guī)模全國第一。從電池產(chǎn)量看，在全球儲能型市場中，去年中國企業(yè)的電池出貨量為185吉瓦時，同比超過80%。
除了規(guī)模增長，新型儲能調(diào)節(jié)作用也在不斷增強(qiáng)。2024年上半年，在國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)，新型儲能等效利用小時數(shù)達(dá)390小時、等效充放電次數(shù)約93次，同比分別提高約100%、86%；在南方電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)，新型儲能等效利用小時數(shù)達(dá)560小時，已接近2023年全年調(diào)用水平。
如今，儲能系統(tǒng)在全球170多個國家和地區(qū)都有應(yīng)用，由于不同區(qū)域的電力基礎(chǔ)、新能源滲透率和場景的不同，不同地區(qū)的儲能發(fā)展情況也各不相同。比如在德國，良好的輸電線路和與鄰國的互聯(lián)保證了足夠的容量來平衡大部分間歇性可再生能源。這意味著，即使是現(xiàn)在，用不用儲能、用什么儲能、用多少儲能都是值得思考的問題。
新能源發(fā)展可分為補(bǔ)貼、配額和市場驅(qū)動3個階段，電力規(guī)劃設(shè)計總院安全總監(jiān)、中國新型儲能產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長韓小琪認(rèn)為，我國現(xiàn)在處于配額驅(qū)動的階段，而市場驅(qū)動的標(biāo)志是風(fēng)光儲系統(tǒng)的成本能夠替代常規(guī)電源，這也是氫能源和儲能尤其是光儲系統(tǒng)代替主力火電，成為新型電力系統(tǒng)主體的轉(zhuǎn)機(jī)。綜合考慮污染、碳排放等外部成本，隨著新能源、儲能成本的下降，韓小琪預(yù)計，“十五五”期間（2026—2030年）我國開始具備大規(guī)模替代常規(guī)電源的條件，目前來看新型儲能在同類競品調(diào)節(jié)資源中還不具備顯著的成本競爭力，未來很長一段時間還是要促進(jìn)效率提升和成本下降。
綠氫消納新思路
電池形式的電化學(xué)儲能為我國帶來了電動汽車、鋰電池和太陽能電池的出口“新三樣”。李萌預(yù)測，未來5—10年，高效柔性電解槽、載氫能源汽車、醇?xì)淙細(xì)廨啓C(jī)也有望成為清潔領(lǐng)域的“新三樣”。
這涉及到了一個更為年輕的領(lǐng)域——屬于化學(xué)儲能的P2X（Power to X），可簡單理解為電轉(zhuǎn)X，X可以是氫氣、甲醇、氨等能源產(chǎn)品。在新能源+儲能的模式下，用新能源加上儲能生產(chǎn)的氫能為基礎(chǔ)，再延伸到綠醇、綠氨等可以替代石油、天然氣的產(chǎn)品。在沙特，就是用可再生能源發(fā)電，通過電解水制氫，再與氮?dú)夂铣砂保寻蓖ㄟ^輪船運(yùn)輸?shù)饺澜?，最后分解成氫用于公交系統(tǒng)。
綠氫消納綠電已經(jīng)得到業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。氫氣本就在石油、煤炭化工領(lǐng)域有上千萬噸的需求，目前主要來自于煤制氫，其次是天然氣制氫。氫的制造屬性適配中國的制造業(yè)，這是我國的優(yōu)勢所在。在一些區(qū)域，無法消納的綠電也為電解水制氫這一產(chǎn)業(yè)源頭創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)性。
數(shù)據(jù)顯示，以目前的電解水平，當(dāng)可再生能源電價降至0.2元/kWh時，電解水制氫成本將接近于化石制氫成本。而在2023年，因?yàn)殡娋W(wǎng)消納限制而棄風(fēng)棄光的電達(dá)到350億度，綠電價格由此一直在降，有的地方已經(jīng)下降到1毛錢左右，2022年上半年，綠電市交易均價為5—8毛/度。目前，蒙西電網(wǎng)綠電制綠氫的價格已經(jīng)下降到了12塊錢一公斤。李萌表示，在風(fēng)光資源豐富的地方，探索氫的長時儲能正當(dāng)其時。
目前，51度電可換來一公斤的氫。在制備綠氫上，中國已經(jīng)是全球綠氫制備成本最低的國家，均價約為3.8美元/公斤，美國為5美元/公斤，美歐為6.2美元。到2030年，預(yù)計綠氫成本能夠下降到1美元/公斤。
與其他儲能相比，這仍然是一個昂貴的價格，效率和成本是氫能發(fā)展必須要邁過的關(guān)卡。目前，電解水制氫的效率大概是60%—70%，遠(yuǎn)低于理論效率。一公斤氫的能耗為51度，也高于其本身33度的熱值。此外，還有后期液化、存儲、運(yùn)輸耗能和氫脆等技術(shù)風(fēng)險。林伯強(qiáng)告訴記者，氫儲能的前景很大，但綠氫的來源問題還沒有得到解決，如果風(fēng)電光伏可以直接發(fā)電，就沒有理由選擇制氫，但是現(xiàn)在不投入就沒有未來，還是期待用氫的成本下降。
制氫端已經(jīng)有小步快跑的趨勢。隆基股份創(chuàng)始人李振國曾公開表示，如果把每年需要的3300萬噸氫由綠電制綠氫來替代其中的15%，大概需要4萬臺1000標(biāo)方的電解水制氫設(shè)備。國泰君安研報顯示，2023 年全球綠氫產(chǎn)業(yè)爆發(fā)，電解水制氫設(shè)備需求猛增，2023年主要廠商的電解槽名義產(chǎn)能大幅增長至58GW，同比增長超150%，預(yù)計2024-2025 年電解槽出貨翻倍增長?？諝猱a(chǎn)品公司中國區(qū)副總裁李曙勝表示，位于中國嘉興的中國第一個商用液氫工廠的一期項目已經(jīng)投產(chǎn)，二期會在半年左右投放市場，每年可產(chǎn)出30噸的液氫。
屬于電解槽供應(yīng)商的激烈競爭已經(jīng)開始。在堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽、離子交換膜電解槽和固態(tài)氧化物電解槽等多種電解水制氫路線中，堿性電解槽以技術(shù)相對成熟、結(jié)構(gòu)簡單、安全穩(wěn)定和成本相對低廉的優(yōu)勢，成為當(dāng)下電解水制氫的主流路線，并以1000標(biāo)方的堿性電解槽為主。高工產(chǎn)業(yè)研究院數(shù)據(jù)顯示，2024年1-6月，國內(nèi)電解水制氫設(shè)備的中標(biāo)量為498.5MW，實(shí)現(xiàn)中標(biāo)的企業(yè)有派瑞氫能、陽光氫能、大陸制氫，中國中車、京電設(shè)備、中電豐業(yè)、氫器時代、華光氫能、隆基氫能等12家企業(yè)，而國內(nèi)可供應(yīng)電解槽企業(yè)的企業(yè)實(shí)際已超百家。
今年3月至7月，1000標(biāo)方堿性電解槽價格在4月內(nèi)從近500萬元下降到了400萬元左右，降幅達(dá)20%，高工氫能數(shù)據(jù)顯示，去年1000標(biāo)方堿性電解槽單槽產(chǎn)品還在600萬元以上。與此同時，海外需求已經(jīng)顯現(xiàn)。陽光氫能、派瑞氫能、天合元?dú)?、隆基氫能、明陽氫能、國富氫能等多家電解槽企業(yè)正在開拓海外市場。
