一、儲能概況及前景簡析
隨著清潔能源發(fā)電滲透率的增大，發(fā)展儲能技術(shù)、建設(shè)儲能項目成為解決清潔能源間歇性缺點，保證電網(wǎng)安全運行的關(guān)鍵方法。據(jù)CNESA統(tǒng)計，至2017年底，全球的儲能裝機總?cè)萘繛?75.4GW，其中抽水蓄能電站的容量占比重最大，達(dá)到95％，新興的電化學(xué)儲能總裝機容量為2926.6MW，占全球儲能裝機總?cè)萘康?.7％。
圖1 2017年全球各類儲能裝機容量比例
（數(shù)據(jù)來源：CNESA）
抽水蓄能電站自1882年面世后，其發(fā)展歷史已過百年。各國發(fā)展的抽水蓄能電站，廣泛應(yīng)用于大電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻，利用水電黑啟動、頻繁啟停成本低的優(yōu)點存儲火電機組計劃過剩的電能，降低了火力發(fā)電的計劃成本。
但是抽水蓄能電站也存在一般水電共有的缺點：
1、工程建設(shè)受地理條件限制；
2、項目用地受當(dāng)?shù)卣哂绊懀?
3、電能存放受設(shè)備環(huán)境制約。
這使抽水蓄能電站開發(fā)受限。抽水蓄能電站的出現(xiàn)，是對火力發(fā)電和季度性水力發(fā)電的電補充，其本質(zhì)是一種水力發(fā)電，響應(yīng)速度和消納能力難與具有間歇性和分布性的風(fēng)能和太陽能等清潔能源發(fā)電相匹配。而新興的電化學(xué)儲能，具有響應(yīng)快和模塊化等優(yōu)點，在集中式和分布式清潔能源發(fā)電并網(wǎng)中均能應(yīng)用，也是未來儲能發(fā)展的一個趨勢。
二、各國激勵儲能裝機容量增長的相關(guān)政策
發(fā)展清潔能源發(fā)電的國家在經(jīng)過了裝機容量爆炸式增長后，各國針對本國的情況，均制定了一系列激勵儲能發(fā)展的政策。
美國
自發(fā)電激勵計劃（SGIP）：自2011年9月起，以2美元/瓦對獨立的儲能系統(tǒng)進(jìn)行補貼，2017年5月1日起實行修改后的計劃，綜合考慮規(guī)劃容量，儲能成本和項目經(jīng)濟(jì)性核算等因素，按項目的儲能裝機電量（kWh）進(jìn)行補貼。
公用事業(yè)公司儲能強制采購計劃：2013年10月，CPUC制定1325MW儲能強制采購目標(biāo)計劃，對部分州內(nèi)的公用事業(yè)公司實施定額儲能采購目標(biāo)。
調(diào)頻輔助服務(wù)系列政策：美國聯(lián)邦稱儲能管理委員會（FERC）自2005年起針對輔助服務(wù)市場制定了一系列的結(jié)算和付費機制，奠定了儲能在調(diào)頻輔助服務(wù)領(lǐng)域商業(yè)化的基礎(chǔ)。
德國
小型戶用光伏儲能投資補貼計劃：該政策2013年發(fā)布，為功率30kW以下，與戶用光伏配套的儲能系統(tǒng)提供30%的安裝補貼，通過“275計劃”對購買光伏儲能設(shè)備的單位和個人提供低息貸款。
分布式光伏儲能補貼計劃：2016年初，對2012年12月之后安裝且低于30kWp的光伏系統(tǒng)進(jìn)行儲能安裝或改造提供補貼。
日本
可再生能源儲能相關(guān)支持政策：為了降低因可再生能源發(fā)電項目勢頭過猛，降低棄風(fēng)棄光率，2015年，日本政府劃撥744億日元，對安裝儲能電池的太陽能和風(fēng)能發(fā)電公司給與補貼。
“氫能社會”戰(zhàn)略路線圖：2014年6月發(fā)布，為日本氫燃料電池的發(fā)展和普及做出規(guī)劃，是日本建立清潔能源體系的重要支撐，也是其培育下一個全球領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)的基石。
澳大利亞
隨著高電價的作用和大部分州的光伏FiT補貼模式進(jìn)入尾聲，同時為了推動光儲市場的發(fā)展，出臺了一系列居民和商業(yè)用戶儲能安裝計劃，主要包括：澳大利亞綠黨“電池儲能安裝激勵計劃”，按澳大利亞州和阿德萊市儲能安裝激勵計劃等。
中國
《關(guān)于促進(jìn)我國儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》：2017年10月11日發(fā)布，作為中國儲能產(chǎn)業(yè)第一個指導(dǎo)性政策，支出我國現(xiàn)階段儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展中存在的政策支持不足、研發(fā)師范不足、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不足、統(tǒng)籌規(guī)劃不足等問題，提出未來十年中國儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)和重點任務(wù)。
《關(guān)于促進(jìn)電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補償（市場）機制試點工作的通知》：2016年6月發(fā)布，從明確儲能身份、納入示范性項目管理、確定應(yīng)用價值三個方面支持電儲能在“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)的發(fā)展，鼓勵發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)儲能參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)，鼓勵發(fā)電、售電、電儲能企業(yè)和用戶等投資建設(shè)電儲能設(shè)施。
美國是首先實行儲能激勵的國家，從最初強制大功率用戶通過電力市場采購一定比例的儲能容量，到現(xiàn)在針對不同側(cè)的儲能激勵，使其儲能建設(shè)不斷跟上電網(wǎng)的發(fā)展。最早發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的國家現(xiàn)均出臺了相應(yīng)的儲能激勵政策，美國、德國、澳大利亞分布式清潔能源滲透率高，對用戶側(cè)儲能的激勵措施較為完善。
用戶側(cè)儲能主要形式為電化學(xué)儲能，發(fā)展用戶側(cè)儲能，能提高分布式清潔能源發(fā)電的消納率，減少電網(wǎng)對大規(guī)模集中儲能的依賴，在未來，用戶側(cè)分布式儲能必然會成為電力市場的重要組成部分。
三、影響電化學(xué)儲能普及的因素
（1）清潔能源發(fā)電滲透率增大是電化學(xué)儲能成為剛需的根本原因
近些年的對清潔能源電價補貼和相應(yīng)政策宣傳，使國內(nèi)分布式清潔能源發(fā)電裝機容量大幅度增長。
圖2 2014-2017年度全國發(fā)電裝機總?cè)萘勘壤?
（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，作者整理）
2017年末全國發(fā)電裝機容量177703萬千瓦，比上年末增長7.6%。其中并網(wǎng)風(fēng)電裝機容量16367萬千瓦，增長10.5%，占比9.2%；并網(wǎng)太陽能發(fā)電裝機容量13025萬千瓦，增長68.7%，占比7.3%。
圖3 2017年全國總發(fā)電量結(jié)構(gòu)
（數(shù)據(jù)來源：國家統(tǒng)計局，作者整理）
2017年，全國共計發(fā)電64951億千瓦時，其中風(fēng)力發(fā)電量2950億千瓦時，太陽能發(fā)電量967億千瓦時，共占比為6.03%。
各國發(fā)展清潔能源發(fā)電的模式有相似之處：在風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電容量占據(jù)一定比例，均出現(xiàn)了較高的棄風(fēng)率和棄光率，為了充分利用清潔能源發(fā)電，隨之而來的便是激勵電網(wǎng)多側(cè)儲能的發(fā)展。因此可以借鑒其他國家電力發(fā)展的進(jìn)程，來對我國的儲能發(fā)展進(jìn)行預(yù)判。
以德國的光儲市場為例。德國于2004年開始對光伏進(jìn)行補貼，以促進(jìn)光伏裝機容量的增長，起初上網(wǎng)電價補貼為0.57歐元/千瓦時，至2014年，光伏發(fā)電出力比重增大，影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性，為降低裝機容量的增長速率，政府降低對光伏發(fā)電的補貼，上網(wǎng)電價補貼降至0.12歐元/千瓦時，同年開始便實施了小型戶用光伏儲能投資補貼計劃，到2017年，德國光伏發(fā)電解決了間歇性出力的影響，已基本實現(xiàn)平價上網(wǎng)。
我國光伏發(fā)電發(fā)展模式類似于德國，近年來也是通過補貼，鼓勵用戶側(cè)增設(shè)一定容量的光伏發(fā)電。如廣東一些地區(qū)按向電網(wǎng)輸入的電能量，對自建光伏發(fā)電的用戶進(jìn)行補貼。補貼主要包括供電企業(yè)收購價和國家補貼兩部分。在2018年1月前，供電企業(yè)收購價為0.4022元/千瓦時，國家補貼部分為0.376元/千萬時，在2018年5月后，國家補貼部分降低為0.279元/千瓦時，光伏補貼整體呈下降趨勢，有部分地區(qū)還為了防止潮流倒送，限制了用戶側(cè)光伏的并網(wǎng)時間。目前我國還未出臺類似德澳兩國的光儲激勵政策，但是仍可預(yù)見到，未來用戶側(cè)儲能具有很大的市場。
（2）儲能電池成本是制約電化學(xué)儲能容量快速增長的關(guān)鍵因素
電化學(xué)儲能目前主要以鉛蓄電池，鋰電池，液流電池和鈉硫電池四種儲能電池的形式實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
表1 儲能電池技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)現(xiàn)狀對比
（資料來源：《儲能科學(xué)與技術(shù)》）
鉛蓄電池為目前發(fā)展最為成熟的儲能電池，具有成本低，技術(shù)成熟等優(yōu)點的同時，也受到壽命短，不環(huán)保等缺點的制約。
液流電池壽命長，可深度充放電，但功率密度低，體積大，其運行時需要的大量管路、閥門、循環(huán)泵等輔助設(shè)備也使其成本居高不下。鈉硫電池能量密度較高，但成本高，運行安全問題也有待改進(jìn)。
鋰電池能量密度高，壽命長，體積小，技術(shù)壁壘和適用條件相對液流電池和鈉硫電池要低，使其在近年新增儲能容量中占據(jù)了較大的比例。但較高的成本，仍是其普及取代鉛蓄電池路上的一大障礙。
鈉硫電池，雖然具有高比功率和比能量的優(yōu)點，但其工作溫度需要維持在300~350攝氏度，電池的保溫及大規(guī)模投運的安全問題也有待考究。
目前，儲能電池主要應(yīng)用于電網(wǎng)輔助服務(wù)（調(diào)峰調(diào)頻），集中式清潔能源并網(wǎng)和用戶側(cè)（主要為配合光伏發(fā)電應(yīng)用）。在不同的場合下，其成本也不同。根據(jù)Lazard的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，儲能鋰電池現(xiàn)今在輔助服務(wù)方面發(fā)展更具經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，在用戶側(cè)應(yīng)用的成本偏高。
圖4 美國儲能鋰電池的平準(zhǔn)化度電成本（$/kWh）
（數(shù)據(jù)來源：Lazard，作者整理）
自2015年起，我國的電化學(xué)儲能裝機容量保持每年10%以上的增幅逐年遞增。根據(jù)CNESA統(tǒng)計，2017年我國新增的電化學(xué)儲能裝機容量中，用戶側(cè)的新增容量比例最大，為59%；新增容量中，用于輔助服務(wù)和集中式清潔能源并網(wǎng)的主要為鋰電池，而能量成本較低的鉛蓄電池主要集中在用戶側(cè)，占用戶側(cè)新增裝機容量的77%。
圖5 2017年我國電化學(xué)儲能新增容量結(jié)構(gòu)
（數(shù)據(jù)來源：CNESA）
根據(jù)Lazard的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和我國電化學(xué)儲能發(fā)展的情況，可知目前鋰電池儲能應(yīng)用能夠先具備經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域，是在集中式清潔能源并網(wǎng)和輔助服務(wù)中的應(yīng)用，而用戶側(cè)應(yīng)用，成本偏高，還需要依靠政策的支持和鋰電池生產(chǎn)成本的降低。
四、用戶側(cè)儲能用途及價值實現(xiàn)
（1）峰谷電價套利
用戶側(cè)儲能多數(shù)以配合小功率光伏應(yīng)用的光儲形式存在，用戶增設(shè)儲能容量，實現(xiàn)價值的最直接方式是對峰谷電價的套利。用戶可以在負(fù)荷低谷時，以較便宜的谷電價對自有儲能電池進(jìn)行充電，在負(fù)荷高峰時，將部分或全部負(fù)荷轉(zhuǎn)由自有儲能電池供電。其所能獲取的利潤可用峰電價減谷電價和儲能度電成本之和進(jìn)行估算。利潤的大小取決于峰谷電價差和電池成本的大小。
（2）提高自建光伏發(fā)電的利用率
光伏發(fā)電具有周期性，只能在白天光照條件合適的時候出力。加裝儲能電池，可以將光伏的發(fā)電量存儲起來，在適時的時候使用，消除了光伏發(fā)電與居民用電時間不同步的限制，大大提高光伏發(fā)電利用率。
（3）保證電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性
我國這兩年居民自建光伏裝機容量增長迅猛，不帶儲能的光伏發(fā)電滲透率增大，必然會影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。若光伏發(fā)電出力過大，必然會在電網(wǎng)局部形成潮流倒送的現(xiàn)象，這會增大電網(wǎng)調(diào)度的難度，影響電網(wǎng)運行的安全。用戶側(cè)加裝儲能電池，可以在低壓側(cè)形成緩沖層，吸收部分出力過大的光伏發(fā)電，便于調(diào)度部門對潮流進(jìn)行控制，保證電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。
五、用戶側(cè)儲能普及需要解決的問題
電力系統(tǒng)以電壓等級劃分，其潮流應(yīng)盡可能在同一電壓等級內(nèi)流動，不同電壓等級的電力系統(tǒng)均需發(fā)展儲能，不能僅重視高壓電力系統(tǒng)的集中式大儲能站建設(shè)，還需重視用戶側(cè)儲能的發(fā)展。
（1）政策性問題
由上述數(shù)據(jù)分析可知，用戶側(cè)儲能的成本相對較高，激勵用戶側(cè)儲能發(fā)展需要一定的政策性支持和補貼。在清潔能源發(fā)電容量擴大到一定階段時，必須重視儲能容量的同步增長。
（2）管理性問題
用戶側(cè)儲能容量的增大，將會對電網(wǎng)的調(diào)度帶來新的變革和挑戰(zhàn)。用戶側(cè)儲能為分布式儲能，充分調(diào)配用戶側(cè)儲能，能大大減少對大型儲能站的建設(shè)數(shù)量，在保證電網(wǎng)安全運行的同時，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。
（3）技術(shù)性問題
儲能電池有其響應(yīng)速度快，便于模塊化生產(chǎn)的優(yōu)勢，但同時也具有一個缺點，其充放電次數(shù)決定了儲能電池是一個消耗品。提高儲能電池的利用率，降低生產(chǎn)成本，可以從提高生產(chǎn)工藝，優(yōu)化充放電管理程序，發(fā)展儲能電池回收再利用技術(shù)三個方面著手。
