儲(chǔ)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(gè)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(jì)研究所主要圍繞電化學(xué)儲(chǔ)能、儲(chǔ)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(chǔ)能模型的綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析軟件、含儲(chǔ)能運(yùn)行模擬、太陽能熱發(fā)電儲(chǔ)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(dòng)力電池領(lǐng)域的快速發(fā)展，電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能應(yīng)用場景和經(jīng)濟(jì)性分析，針對電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)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(jì)研究所
1、電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用場景及經(jīng)濟(jì)性分析
（1）對于電源側(cè)儲(chǔ)能，新能源電站減少棄電增收模式在電價(jià)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(xiǎn)。
（2）對于電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)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(jì)入有效資產(chǎn)可以保證合理收益水平，容量電價(jià)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(chǔ)能，需量管理和峰谷價(jià)差共同回收模式下，儲(chǔ)能盈利性水平主要與峰谷價(jià)差、儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能僅少部分省份能實(shí)現(xiàn)盈虧平衡，隨著儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性提升，按工業(yè)電價(jià)降價(jià)前目錄電價(jià)計(jì)算，2020年已具有較好的盈利性。按照2019年工業(yè)電價(jià)水平下降要求，在北京市降價(jià)模式下（峰、平、谷價(jià)格統(tǒng)一下降同一額度，峰谷價(jià)差和峰平價(jià)差保持不變），儲(chǔ)能收益略有提升，在多數(shù)省份采用的河北省降價(jià)模式下（下降比例基本相同，峰谷價(jià)差和峰平價(jià)差縮?。?，儲(chǔ)能收益將明顯下降。
表1 客戶側(cè)儲(chǔ)能不同收益模式的收益水平測算
2、電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用關(guān)鍵問題分析
對于電化學(xué)儲(chǔ)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(dòng)，一類是價(jià)值驅(qū)動(dòng)，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(chǔ)能項(xiàng)目，另一類是利益驅(qū)動(dòng)，即利用儲(chǔ)能的特性在現(xiàn)有或未來價(jià)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(chǔ)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(jià)格和市場機(jī)制上找到成本回收途徑；對于第二類儲(chǔ)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(gè)中國電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能，屬于電源內(nèi)部資產(chǎn)，無法計(jì)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能，現(xiàn)階段，《輸配電定價(jià)成本監(jiān)審辦法》（發(fā)改價(jià)格規(guī)〔2019〕897號(hào)）已明確指出電儲(chǔ)能設(shè)施不允許納入輸配電價(jià)核價(jià)范圍，電網(wǎng)主業(yè)無法投資。但對于電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能中保障故障或異常運(yùn)行下的系統(tǒng)安全場景，儲(chǔ)能應(yīng)用頻次存在不確定性，且相關(guān)價(jià)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(chǔ)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(huì)用能成本降低，因此，隨著儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能，屬于客戶內(nèi)部資產(chǎn)，無法計(jì)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(chǔ)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(chǔ)能與電網(wǎng)、抽蓄統(tǒng)籌規(guī)劃。
一是將儲(chǔ)能納入電網(wǎng)規(guī)劃。電化學(xué)儲(chǔ)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(shí)，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(chǔ)能發(fā)展，合理確定儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)模、設(shè)施布局、接入范圍和建設(shè)時(shí)序，納入電網(wǎng)規(guī)劃并滾動(dòng)調(diào)整，引導(dǎo)儲(chǔ)能合理布局、有序發(fā)展。
二是電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)發(fā)展和規(guī)?？焖僭鲩L趨勢，做好動(dòng)態(tài)調(diào)整和年度任務(wù)安排。
（3）電價(jià)和市場機(jī)制。
英國、美國電化學(xué)儲(chǔ)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(jì)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(chǔ)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(chǔ)能參與的中國市場機(jī)制設(shè)計(jì)應(yīng)遵循幾個(gè)原則：一是首先明確儲(chǔ)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(jì)要因地制宜、分步實(shí)施；三是儲(chǔ)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(jì)和資源統(tǒng)籌，并根據(jù)需要不斷調(diào)整。
（4）儲(chǔ)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(chǔ)能的應(yīng)用場景和技術(shù)特點(diǎn)，規(guī)范電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能和獨(dú)立的調(diào)峰調(diào)頻儲(chǔ)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(chǔ)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(dòng)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(dòng)發(fā)電控制指令?？蛻魝?cè)儲(chǔ)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(shí)間等方面提出技術(shù)要求和準(zhǔn)入門檻，加強(qiáng)儲(chǔ)能信息監(jiān)測和平臺(tái)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可觀、可測、必要時(shí)可控。
（5）電化學(xué)儲(chǔ)能安全問題。
電化學(xué)儲(chǔ)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(shí)爆炸事故還會(huì)引發(fā)社會(huì)影響，需要高度重視、科學(xué)防控。一方面，電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)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(xiǎn)，影響電網(wǎng)設(shè)備安全和人身安全。另一方面，需要論證儲(chǔ)能選址設(shè)計(jì)、建立安全防控體系、建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。儲(chǔ)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(jì)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(jì)、建設(shè)運(yùn)行、設(shè)備維護(hù)等全過程的儲(chǔ)能安全防控體系。當(dāng)務(wù)之急要建立儲(chǔ)能電站接入安全標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建儲(chǔ)能系統(tǒng)檢測平臺(tái)。
（6）儲(chǔ)能云共享平臺(tái)。
電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)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(dòng)汽車等諸多儲(chǔ)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(chǔ)能運(yùn)營商、負(fù)荷集成商等相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開展儲(chǔ)能云平臺(tái)建設(shè)，結(jié)合5G時(shí)代的到來，儲(chǔ)能云共享平臺(tái)將可以最大限度的發(fā)揮各儲(chǔ)能主體的利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源優(yōu)化配置。
專家介紹
胡靜，國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所專家，電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)博士。長期從事新能源、分布式電源和儲(chǔ)能政策分析、技術(shù)經(jīng)濟(jì)和運(yùn)營模式研究。承擔(dān)了國家發(fā)改委委托項(xiàng)目、國家能源局委托項(xiàng)目、國網(wǎng)公司十大戰(zhàn)略課題、國網(wǎng)公司科技項(xiàng)目等數(shù)十項(xiàng)重大課題。編寫出版《中國分布式電源與微電網(wǎng)發(fā)展前景及實(shí)現(xiàn)路徑》、《中國新能源發(fā)電分析報(bào)告》《國內(nèi)外能源與電力發(fā)展?fàn)顩r分析報(bào)告》等；獲得北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，國家電網(wǎng)公司軟科學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，及其他公司及院獎(jiǎng)多項(xiàng)。
黃碧斌，博士，高級工程師，國網(wǎng)能源院新能源與統(tǒng)計(jì)研究所主任工程師，兼新能源發(fā)展研究室主任，中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)分布式發(fā)電及智能配電委員會(huì)委員、學(xué)組組長，中國可再生能源學(xué)會(huì)可再生能源發(fā)電并網(wǎng)專委會(huì)副秘書長。長期從事新能源、分布式電源、儲(chǔ)能和農(nóng)村能源的政策管理、規(guī)劃運(yùn)營和技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究。近5年來，公開發(fā)表論文50余篇，以第一/第二發(fā)明人獲得授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)，主持開發(fā)了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新能源和綜合能源系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析軟件，分布式電源、儲(chǔ)能和配電網(wǎng)協(xié)同優(yōu)化軟件。共計(jì)20余次獲得北京市科技進(jìn)步獎(jiǎng)、國家能源局軟科學(xué)成果獎(jiǎng)、國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)、國家電網(wǎng)公司軟科學(xué)獎(jiǎng)、中國管理科學(xué)學(xué)會(huì)管理科學(xué)獎(jiǎng)、中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)電力行業(yè)信息化優(yōu)秀成果獎(jiǎng)等省部級獎(jiǎng)項(xiàng)。
