中國儲能網(wǎng)訊：近年來，電化學儲能規(guī)模迅速擴大，但仍面臨許多阻礙儲能可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)。例如商業(yè)模式有待健全，標準缺位存在隱患、電池功能似是而非。電化學儲能的健康、規(guī)范發(fā)展，需要統(tǒng)籌規(guī)劃、政策引導，結合新興業(yè)務擴大用戶側市場，加快儲能參與電力市場化的進程，加速國家、行業(yè)標準出臺，建立評價體系，持續(xù)推進儲能技術創(chuàng)新等等。
電化學儲能在電力系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀
電力系統(tǒng)的儲能技術主要有抽水蓄能、電化學儲能、壓縮空氣儲能、超導儲能、飛輪儲能等，在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)均有其應用場景。儲能作為提升傳統(tǒng)電力系統(tǒng)靈活性、經(jīng)濟性和安全性的重要手段，是推動主體能源由化石能源向可再生能源更替的關鍵，推動電力體制改革和促進能源新業(yè)態(tài)發(fā)展的核心基礎，正在發(fā)揮日益重要的作用。
在眾多儲能技術路線中，配置靈活、建設期短、響應快速的電化學儲能，被認為是最具潛力的技術，近年來取得了較快的發(fā)展。但受制于發(fā)展環(huán)境以及技術經(jīng)濟等諸多問題，發(fā)展仍面臨較大挑戰(zhàn)。具體表現(xiàn)在以下幾方面：
其一，商業(yè)模式有待健全。目前儲能的應用場景雖廣，但幾乎所有場景都缺乏可持續(xù)的商業(yè)模式。普遍存在政策導向不夠清晰、行業(yè)標準不夠有序、成本相對較高等情況。
集中式新能源基地：在集中式光伏、風電基地布局大容量儲能，通過平滑輸出、參與調峰調頻，提高電能質量，參與電網(wǎng)負荷平衡，從而優(yōu)化新能源消納，是被寄予厚望的儲能應用場景。如果為了完成減少棄風棄光的考核任務，由電網(wǎng)側加裝儲能裝置，存在系統(tǒng)成本的對價問題，需要明確準許成本的范疇。如果由上網(wǎng)側投資，在上網(wǎng)電價和補貼較高的場站或有一定經(jīng)濟價值，而隨著風光標桿電價的一路走低，補貼退坡和取消成為常態(tài)，甚至優(yōu)化調度后棄風棄光情況的改善，都使投資回報風險加大。
火電上網(wǎng)側：以山西火儲聯(lián)合調頻項目為例，市場運行前，調頻報價的范圍暫定為12~20元/兆瓦，市場交易開展后，交易報價范圍調整到5~10元/兆瓦，伴隨競價模式下市場價格的激烈競爭，儲能調頻項目的投資回收期延長。此外，為市場提供電力服務的是電廠，為儲能買單的也是電廠，大家都加裝儲能參與聯(lián)合調頻，邊際效能勢必遞減。
電網(wǎng)側：2018年，電網(wǎng)側儲能應用快速增長，中國儲能市場進入“GW/GWh”時代。根據(jù)CNESA儲能項目數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)計，2018年新增投運（不包含規(guī)劃、在建和正在調試的儲能項目）的電網(wǎng)側電化學儲能規(guī)模206.8兆瓦，占2018年全國新增投運電化學儲能規(guī)模的36%，占各類儲能應用之首。江蘇、河南、湖南等地電網(wǎng)側儲能項目在新增儲能市場份額中占了很大的比例。但這類儲能項目大都由電網(wǎng)系統(tǒng)內企業(yè)作為項目投資方，負責項目整體建設和運營。若是作為電網(wǎng)成本納入輸配電價體系，則會導致所有用戶被動平攤這部分投資成本。如果作為獨立的市場主體參與交易，因其身份，市場公平性受到質疑。另一方面儲能參與調峰、調頻等服務的機制尚未理順，盡管東北、新疆、福建、甘肅、安徽、江蘇等地區(qū)提出電儲能可作為獨立市場主體參與調峰、調頻調峰交易，但是獨立儲能電站并網(wǎng)的相關調度策略和技術規(guī)定、電力系統(tǒng)接入標準、儲能系統(tǒng)的充放電價格、獨立計量和費用結算等方式都尚無明確規(guī)定。
用戶側：峰谷價差套利是當前應用較普遍的商業(yè)模式，一般由儲能企業(yè)為大工業(yè)用電企業(yè)提供儲能設備，承擔設備的安裝和運維，儲能企業(yè)以用電企業(yè)降低的容量電費和節(jié)省的峰谷價差電費為收入。這種類似合同能源管理的商業(yè)模式一定程度提高了用電企業(yè)安裝儲能設備的積極性，有利于儲能的推廣，但是由于儲能設備前期投入較大、收益來源單一，成本回收周期長，峰谷價差較高的區(qū)域，投資回報周期也普遍在七八年以上，儲能企業(yè)利潤空間有限，且峰谷電價套利依賴于電價水平，峰谷差價減小回報期延長的風險也始終存在，在降電價的大環(huán)境下，該類項目投資吸引力也隨之下降。儲能的其他功能如提高電能質量，提供緊急備用等尚無法作為穩(wěn)定的收益來源。
無論在發(fā)電側、電網(wǎng)側、用戶側，均越來越重視安全防護相關措施的到位，相應地也帶來了成本的增加，收益的下降。而收益低的情況下受成本限制變相地壓縮安防方面的投入，則會帶來安全隱患。
其二，標準缺位存在隱患。電化學儲能技術路線和技術產(chǎn)品眾多，有鉛酸電池、鋰電池、超級電容等等。目前還沒有某一種技術能夠完全滿足循環(huán)壽命、可規(guī)?；踩?、經(jīng)濟性和能效五項儲能關鍵應用指標。從現(xiàn)階段發(fā)展情況來看，鋰電池是當前發(fā)展較快、有望率先帶動儲能商業(yè)化的儲能技術。
然而儲能行業(yè)標準的缺位，會對儲能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展造成致命障礙。儲能產(chǎn)品品質良莠不齊，缺少自律的企業(yè)用劣質產(chǎn)品低價沖擊市場的苗頭已初現(xiàn)端倪，儲能標準體系建設已是迫在眉睫。
截止到2018年12月，韓國共計有16座電池儲能電站著火，引發(fā)了全球能源領域對儲能安全問題的擔憂，給行業(yè)安全發(fā)展敲響了警鐘。國內由于相關消防安全標準的缺失，導致一批商業(yè)儲能項目無限期延遲。例如，業(yè)主或相關消防機構對商業(yè)樓宇中，尤其是地下停車場安裝儲能設備帶來的安全風險心存疑慮。如果不能切實可行地控制風險、消除風險情愿不上項目。
其三，電池功能似是而非。2018年新能源汽車銷量125.6萬輛,同比增長61.7%，據(jù)預測，我國馬上迎來動力電池退役的高峰期，國家也出臺了很多相關政策，以此來促進動力電池回收利用行業(yè)的發(fā)展。梯次利用理論上能降低儲能的工程造價，且具有環(huán)保效應。這也是近年來儲能成為投資風口預期的一個重要因素。
然而，通過一段時間的實踐，動力電池梯次利用的安全性等問題也逐步暴露出來，為了解決退役動力電池一致性問題，往往需要花費額外費用，可能得不償失，梯次利用的理論成本優(yōu)勢不再顯著。而且動力電池和儲能電池在性能上存在天賦差異：一方面，動力電池的工況復雜，可靠性要求比用于電力系統(tǒng)的儲能電池高很多， BMS電池管理系統(tǒng)也存在差異；另一方面，應用于電力系統(tǒng)的儲能電池在充放電特性和循環(huán)次數(shù)上也有不同，循環(huán)次數(shù)的增加意味著活性材料增加，成本會相應上漲。目前階段特殊需求的儲能電池有點類似非標定制。
對策建議
統(tǒng)籌規(guī)劃、加強政策引導
2018年，全球新增投運電化學儲能3.5吉瓦，達到6.5吉瓦，同比增長288%。其中澳大利亞和美國分別在電力容量和電能容量上領先。英國、德國、日本的儲能發(fā)展也相當迅猛。究其原因，無非是技術先進、政策支持、機制適宜。技術方面，德國的SONNNE，美國的TESLA業(yè)績領先，為高性能、低成本的擴張打下物理基礎；政策和機制方面，德國和日本采用高電價和補貼的方式引導投資，美國則注重通過市場機制找尋儲能的系統(tǒng)性價值；而英國在2017年7月確立的智能靈活能源系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略(Upgrading Our Energy System: Smart Systems and Flexibility Plan)，從儲能的定義、資質、終端消費稅、網(wǎng)絡費、與可再生能源共享站址、儲能的所有權、并網(wǎng)、規(guī)劃、資金支持等9個方面發(fā)布行動計劃，解決了儲能的屬性問題，部分掃清了儲能加入電力市場的障礙。澳大利亞則通過分布式光伏+儲能的組合尋找清潔能源供應之路。各國資源稟賦有異、行業(yè)規(guī)則不同，雖不宜全套照搬，但那些共性的經(jīng)驗應予積極借鑒。即準確界定儲能在發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)的應用價值,結合應用場景和實際需求，因地制宜、度身定做，全面評價、精準量化，兌現(xiàn)儲能多元價值。
結合新興業(yè)務擴大用戶側市場
首先，開展用戶側的綜合能源服務，以項目整體盈利帶動儲能發(fā)展。用戶側儲能需擺脫單一化的套利模式，以需求為導向，通過儲能與各種資源的優(yōu)化配置，滿足不同的市場需求，為用戶制定差異化的用能方案，來最大化地實現(xiàn)價值。
在國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的目標指引和用戶能源服務的需求導向雙重作用下，無論國網(wǎng)、南網(wǎng)還是眾多的售電公司都把綜合能源服務作為發(fā)展重點，紛紛向綜合能源服務商轉型，在“源-儲-網(wǎng)-售-用-云”領域結合自己的優(yōu)勢由點及面逐步延伸，試圖提前布局，搶占有利市場。綜合能源服務已進入發(fā)展提速期。
通過目前綜合能源的常規(guī)配置不難看出，無論是可再生能源的接入、微網(wǎng)的支撐都離不開儲能技術的應用，儲能技術是綜合能源中的關鍵一環(huán)。通過儲能設備可以加大分布式能源的就地消納比例，甚至就地平衡，隨著現(xiàn)貨市場的到來實現(xiàn)分時電價的響應機制，憑借電力需求響應機制參與輔助服務市場，都可以增加項目的盈利性。
其次，進行售電服務銷售策略的引導。除了根據(jù)用戶需求通過配置引入儲能，還可以結合其他服務內容通過銷售政策引導用戶。比如，售電讓利的一部分拿出來鼓勵用戶加裝監(jiān)測點，建立用戶的數(shù)據(jù)監(jiān)測網(wǎng)絡，通過用戶數(shù)據(jù)進一步設計用戶能源方案；在售電推廣中加入儲能服務，通過市場機制來引導用戶優(yōu)化用能。
第三，深化分布式發(fā)電市場化交易試點相關工作。雖然“自發(fā)自用余電上網(wǎng)”模式的收益率要高于“全額上網(wǎng)”，但苦于好的安裝場地與好用戶無法隨時匹配，以及單個用戶可能存在較高的負荷不穩(wěn)定或電費支付違約的風險，更多開發(fā)商選擇收益與風險都較低的“全額上網(wǎng)”項目。分布式發(fā)電市場化交易打通了分布式電源區(qū)域銷售的渠道，為分布式光伏、分散式風電奠定了更好的消納基礎，提高了項目收益以及收取電費的保障性。分布式市場化交易將推動大量間歇可再生能源接入配電網(wǎng)，從電量就地消納以及提高區(qū)域電網(wǎng)穩(wěn)定性角度會提高對儲能的需求，帶動儲能的發(fā)展與推廣。
加快儲能參與的電力市場化進程
通過加快各區(qū)域和地方現(xiàn)貨市場、輔助服務市場建設，在市場規(guī)則相對完善區(qū)域試點示范聯(lián)合和獨立儲能電站建設，挖掘儲能商業(yè)化價值并完善市場規(guī)則，推進發(fā)電側、電網(wǎng)側乃至用戶側儲能發(fā)展。
長遠來看，開放、規(guī)范、完善的電力市場是儲能技術真正發(fā)揮優(yōu)勢的舞臺。儲能技術作為優(yōu)質的電力和電量的“搬運工”，特別是在其逐步成熟和規(guī)?；瘧玫倪^程中，可在一定程度上解決電能不能大規(guī)模存儲的問題。調頻調峰等輔助服務能更充分地利用儲能的靈活性特點，是儲能實現(xiàn)應用價值的理想領域。輔助服務市場是儲能發(fā)展的重要載體，儲能參與輔助服務市場也能夠有效提升電力系統(tǒng)的運行效率。
一是繼續(xù)推進輔助服務市場的建設，完成從定價補償?shù)绞袌龈偁幍倪^渡。對提供輔助服務的發(fā)電機組給予一定的經(jīng)濟補償始于2006年“兩個細則”的發(fā)布，其對規(guī)范發(fā)電機組并網(wǎng)運行、補償輔助服務成本、促進電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行發(fā)揮了積極作用。但是，隨著電力系統(tǒng)不斷發(fā)展、新能源規(guī)模持續(xù)增長、市場建設工作不斷深化，“兩個細則”這種通過規(guī)則明確補償力度的機制難以反映輔助服務不斷變化的市場價值，需要盡快落實市場化的交易規(guī)則，進一步發(fā)揮市場配置資源的決定性作用，實現(xiàn)輔助服務的價格發(fā)現(xiàn)，通過開放的電力市場和靈活的市場化價格機制去體現(xiàn)儲能的商業(yè)化價值。推動試點市場發(fā)展，加速形成成熟市場機制的示范效應，增強市場信心，調動發(fā)電、電網(wǎng)、儲能企業(yè)和需求側資源參與市場的積極性。
全國范圍內，山西最早開始嘗試報價方式。2017年10月份，山西能監(jiān)辦印發(fā)《山西電力調頻輔助服務市場運營細則》，輔助服務市場試運行也在10月份啟動。此后，全國各省陸續(xù)出臺相對靈活的輔助服務區(qū)間報價規(guī)則。2017年山西有3個火儲聯(lián)合調頻項目。2018年區(qū)域市場從華北電網(wǎng)向蒙西電網(wǎng)、南方電網(wǎng)擴散，全國已建、在建和中標的項目已經(jīng)達到20個以上，投資主體和利益分成模式日趨多元。
當前“兩個細則”還不能完全退出，而是應該不斷適應電網(wǎng)和發(fā)電的發(fā)展和變化進行調整和完善，逐步從補償機制向競爭性輔助服務市場過渡。短期內靠“兩個細則”按市場付費的補償政策機制給與儲能收益，長期來看無縫對接未來現(xiàn)貨市場、輔助服務市場。
二是擴大市場規(guī)模，建立用戶參與的輔助服務分擔共享機制。隨著新能源裝機的增長，電網(wǎng)為了保持穩(wěn)定性和實時平衡性，調峰和調頻需求激增，輔助服務市場必然需要更多、更優(yōu)質的輔助服務提供主體，擴大輔助服務市場的規(guī)模與影響。電力市場需要突破原有輔助服務補償和分攤都在發(fā)電企業(yè)內部流通的局限性，構建公平交易平臺后，勢必會有更多元、更先進的輔助服務技術進入市場，進而在提升市場運行效率的同時，有效保障電網(wǎng)的安全運行。
2015年3月下發(fā)的《關于進一步深化電力體制改革的若干意見》(中發(fā)〔2015〕9號)中明確提出“建立輔助服務分擔共享新機制。適應電網(wǎng)調峰、調頻、調壓和用戶可中斷負荷等輔助服務的新要求，完善并網(wǎng)發(fā)電企業(yè)輔助服務考核機制和補償機制。根據(jù)電網(wǎng)可靠性和服務質量，按照誰受益、誰承擔的原則，建立用戶參與的輔助服務分擔共享機制。”用戶側參與輔助服務，可以與電力需求側響應的要求目的相掛鉤，不僅從負荷角度參與調峰，還可以挖掘用戶側安裝儲能的積極性和經(jīng)濟性，形成電力用戶輔助服務價格機制。
三是電網(wǎng)側獨立儲能電站引入多元化投資，形成開放性市場。目前全國已有新疆、甘肅、寧夏、廣東等多省份明確鼓勵建設電儲能設施、以第三方參與電力輔助服務并分攤相應的補償費用。但是獨立儲能電站并網(wǎng)的相關調度策略和技術規(guī)定、電力系統(tǒng)接入標準、儲能系統(tǒng)的充放電價格、獨立計量和費用結算等方式都尚無明確規(guī)定。在實際操作中，還有不少困難。
江蘇鎮(zhèn)江101兆瓦/202兆瓦時項目、河南電網(wǎng)100兆瓦/100兆瓦時項目等為獨立儲能電站的接入、調度、運營起到了很好的示范作用。這類儲能項目大都由電網(wǎng)系統(tǒng)內企業(yè)作為項目投資方，負責項目整體建設和運營。作為開放的市場而言，還需要引入其他的開發(fā)商來參與其中，設計市場化機制以確保所有市場主體能夠獲得公平的待遇。
四是因地制宜，充分利用各地不同的市場規(guī)則。我國各個區(qū)域、省份的先天資源不同，各種能源配置比例、電網(wǎng)結構、負荷分布和特性不同，所表現(xiàn)出的對輔助服務種類和數(shù)量的需求也不同。
從2018年上半年電力輔助服務的數(shù)據(jù)看：東北、西北區(qū)域調峰補償力度最大，西北、華北區(qū)域調頻（西北區(qū)域調頻為AGC加一次調頻，其他區(qū)域調頻為AGC）補償力度最大，西北、南方區(qū)域備用補償力度最大（如圖1所示）。
目前，東北、福建、甘肅、新疆、山西、南方區(qū)域等17個省份或區(qū)域發(fā)布了針對電力輔助服務市場運營規(guī)則的政策，鼓勵發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、獨立輔助服務提供商等投資建設電儲能設施參與調峰調頻。各區(qū)域、各省制定的輔助服務規(guī)則有所差異，對儲能的配置要求也不盡相同。儲能裝置的配置與功能要與當?shù)氐妮o助服務規(guī)則相匹配。
加速國家、行業(yè)標準出臺，建立評價體系
由于相關技術標準的缺失，儲能裝置在生產(chǎn)和應用各個環(huán)節(jié)，如儲能裝置的制造、招投標、監(jiān)造、驗收、接入試驗與調試、設備交接以及運行維護等方面存在諸多不便，需要進一步加快相關規(guī)劃設計類、設備及試驗類、施工及驗收類、并網(wǎng)及檢測類、運行與維護類等國家標準、行業(yè)標準的出臺，指導和規(guī)范我國儲能的發(fā)展。
同時由于各種儲能技術的物理結構、化學組成、電壓、電流輸出特性以及能量轉換接口均不相同，導致不同儲能技術的能量轉換途徑、轉換效率、存儲規(guī)模、技術適用性都不盡相同。對于各種儲能技術需要有完善的儲能產(chǎn)品性能、安全性等檢測評價認證標準，建立國家級儲能檢測認證機構，加強和完善儲能產(chǎn)品全壽命周期質量監(jiān)管。
持續(xù)推進儲能技術創(chuàng)新
儲能商業(yè)模式的拓展，盈利能力的提升，不僅要向外更深層次挖掘商業(yè)價值，同時要向內尋求技術的更進一步。
技術進步促進成本下降。儲能成本下降主要依靠兩個方面：一是儲能技術本身的發(fā)展，技術創(chuàng)新將繼續(xù)促進儲能系統(tǒng)性能、成熟度、規(guī)模的提高，將進一步降低儲能成本；二是儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使儲能產(chǎn)品生產(chǎn)過程的標準化、智能化和規(guī)?；M一步提高，特別是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)模效應將顯著降低儲能產(chǎn)品的成本。
2018年中國科協(xié)發(fā)布的12個領域60個重大科學問題和工程技術難題中，高效、長壽命、低成本電化學電力儲能技術位列其中。
技術進步提升儲能系統(tǒng)安全。儲能目前最大的問題是安全，技術上的不足會使儲能系統(tǒng)安全面臨諸多挑戰(zhàn)。例如，在調頻過程中，大功率充放電對電池壽命的影響、頻繁充放對電池剩余電量的影響等，都會導致調度失控，進而使其難以實現(xiàn)二次甚至一次調頻。
安全問題需要我們在材料選擇、系統(tǒng)設計、控制策略、生產(chǎn)工藝、現(xiàn)場布置、施工安裝等多個環(huán)節(jié)上通過技術手段加以提升。
以需求拉動供給，提高性價比，獲得規(guī)模效益
由于電化學儲能在電力系統(tǒng)的商業(yè)模式尚未健全，儲能用電池仍以動力電池為主，如前面所述，兩者性能上存在不少差異，如果小批量，尚可借用動力電池流水線，通過調整配方或工藝的方式滿足儲能電池要求，這樣肯定缺乏規(guī)模經(jīng)濟性。因此，一旦市場需求穩(wěn)定持續(xù)，呈現(xiàn)以銷定產(chǎn)的局面，用于電力系統(tǒng)的專用儲能電池規(guī)模量產(chǎn)以后，無論是性價比還是成本都將進入健康良性的軌道。
結 語
在技術進步、需求增長、政策支持等多重因素共同影響下，我國當前電化學儲能應用快速發(fā)展且已初具規(guī)模。面向未來，可以預見，依靠電化學儲能技術安全性、穩(wěn)定性、高效性的提升，依靠相關行業(yè)、安全標準逐漸完善，依靠產(chǎn)業(yè)政策和技術路線的日益細化，依靠行業(yè)市場化程度的穩(wěn)步提高，依靠現(xiàn)貨市場建立、輔助服務市場開放和綜合能源服務繁榮，電力的商品本質將得以還原，儲能的系統(tǒng)價值將得以精準兌現(xiàn)，儲能在電力系統(tǒng)中將發(fā)揮更關鍵的作用，并呈現(xiàn)更加迅猛的增長態(tài)勢。
原標題:電化學儲能應用現(xiàn)狀及對策研究
