中國儲能網(wǎng)訊：全球各國實(shí)現(xiàn)“碳中和”的過程就是清潔能源逐漸替代傳統(tǒng)化石能源的轉(zhuǎn)型過程，其中水能、風(fēng)能和太陽能被寄予的希望最大。
從全球范圍看，目前儲能主要區(qū)分為傳統(tǒng)儲能與新型儲能，前者主要是指抽水儲能，后者則包括電化學(xué)儲能以及壓縮空氣儲能等。
受俄烏沖突的影響，今年歐洲能源價(jià)格持續(xù)攀升并導(dǎo)致居民電價(jià)飛速上漲，由此刺激戶用儲能需求激增，疊加美洲市場高速增長，使得海外儲能市場高景氣度顯現(xiàn)。據(jù)此，彭博新能源財(cái)經(jīng)(BNEF)做出最新預(yù)測，至2030年底全球累計(jì)部署的儲能裝機(jī)規(guī)模將激增，同時(shí)BNEF強(qiáng)調(diào)，本世紀(jì)20年代將是“儲能時(shí)代”。
全球各國實(shí)現(xiàn)“碳中和”的過程就是清潔能源逐漸替代傳統(tǒng)化石能源的轉(zhuǎn)型過程，其中水能、風(fēng)能和太陽能被寄予的希望最大，但水資源存在著總量瓶頸約束，因此風(fēng)能和太陽能將扮演著稀釋傳統(tǒng)火電與創(chuàng)造未來綠電的最主要角色。不過，光能、風(fēng)能屬于不穩(wěn)定出力電源，如風(fēng)能出力日內(nèi)波動(dòng)幅度最高可達(dá)80%，出力高峰出現(xiàn)在凌晨前后，午后到最低點(diǎn)，“逆負(fù)荷”特性非常明顯。光能日內(nèi)波動(dòng)幅度更是達(dá)100%，正午達(dá)到當(dāng)日波峰，正午前后均呈均勻回落態(tài)勢，夜間出力為0，峰谷特性鮮明。此外光能還易受天氣影響，天氣陰晴對光能的實(shí)際有功功率釋放的影響十分明顯。正是風(fēng)能和光能的波動(dòng)性、間歇性與隨機(jī)性特征，導(dǎo)致了發(fā)電側(cè)的電力輸出不穩(wěn)定，也使電網(wǎng)側(cè)難以實(shí)現(xiàn)配電平衡，同時(shí)用戶側(cè)的需求也不能得到準(zhǔn)確而及時(shí)的響應(yīng)與滿足，整個(gè)電力系統(tǒng)的波動(dòng)性明顯。
但儲能則可以完全消除清潔能源轉(zhuǎn)化為綠電的后顧之憂。一方面，在風(fēng)能、太陽能充足或者是用電低谷時(shí)段將富余能源收儲起來，而在動(dòng)力能源進(jìn)入低潮或用電高峰時(shí)段則將儲備的能源釋放出來，這樣可以確保每一個(gè)單位的清潔能源得到充分利用與開發(fā)，最大程度地放大消納風(fēng)能、光能的效果；另一方面，將風(fēng)能、光能等儲存起來，既可以大大減少和屏蔽后續(xù)天氣因素的意外干擾，從而增強(qiáng)發(fā)電側(cè)輸電的連續(xù)性與穩(wěn)定性。同時(shí)，借助于儲能，電網(wǎng)側(cè)(企業(yè))可在供電側(cè)旺盛時(shí)低價(jià)購進(jìn)電力，用電側(cè)需求旺盛時(shí)高價(jià)售出電力，在進(jìn)行削峰填谷的同時(shí)，也大大提高電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性；另外，無論是發(fā)電側(cè)還是電網(wǎng)側(cè)抑或是用戶側(cè)，運(yùn)用儲能所得的電力都可以在電力緊缺與電價(jià)走高時(shí)通過電力交易市場有償讓渡出去并從中獲利，這無疑可以顯著增強(qiáng)儲能主體的積極性，引導(dǎo)儲能資源的開發(fā)與使用進(jìn)入良性化的軌道。綜合評判，清潔能源對化石能源的替代力度越強(qiáng)，電力供求的平衡性難度越大，但運(yùn)用儲能則可全程出清清潔能源的替代風(fēng)險(xiǎn)，甚至儲能可以看作是能源轉(zhuǎn)型的壓艙石。
從全球范圍看，目前儲能主要區(qū)分為傳統(tǒng)儲能與新型儲能，前者主要是指抽水儲能，后者則包括電化學(xué)儲能以及壓縮空氣儲能等。抽水儲能是運(yùn)用機(jī)械泵力設(shè)備將水從低處抽到高處，需要時(shí)進(jìn)行水力發(fā)電；而電化學(xué)儲能是借助大功率與高性能電池正負(fù)極進(jìn)行儲電與放電，壓縮空氣儲能則主要利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在高壓密封設(shè)施內(nèi)，在用電高峰釋放出來驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。從全球裝機(jī)規(guī)模和市場份額看，目前抽水儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模最大，電化學(xué)儲能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模位列第二，而壓縮空氣儲能項(xiàng)目的落地布局占比位列第三。
雖然抽水儲能是目前最主要的儲能方式，且無論是技術(shù)積累還是商業(yè)模式都較為成熟，但抽水儲能受到地理位勢空間的嚴(yán)格限制，不僅啟動(dòng)速度慢，建設(shè)周期長，而且資源稟賦有限與成本較高。相比之下，電化學(xué)儲能基本不受外部條件干擾，響應(yīng)速度快，建設(shè)項(xiàng)目靈活，而更重要的是，作為目前布局最廣泛的電化學(xué)儲能品種，鋰電儲能不僅工藝成熟，而且成本降低的邊際趨勢越來越顯著，從而帶動(dòng)了整個(gè)鋰電儲能成本的下降。按照BNEF測算，2022年全球鋰電儲能成本約為1.66美元/瓦時(shí)，預(yù)計(jì)2025年將降至約1.29美元/瓦時(shí)。這樣，電化學(xué)儲能最終取代抽水儲能的主導(dǎo)地位似乎不可避免。數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，全球抽水儲能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模同比下降了4.1%，而電化學(xué)儲能的占比提高至12.2%，累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為25.4GW，同比增長了67.7%。
再就電化學(xué)儲能而言，目前鋰離子電池的市場份額超過90%，不過，另一個(gè)作為充當(dāng)儲能載體的鈉電池可能后來居上。數(shù)據(jù)顯示，鈉元素在地殼中占比高達(dá)2.75%，并且遍布全球，而相比之下鋰元素僅為0.0065%，主要分布于美洲。同時(shí)反映在價(jià)格上，鈉的價(jià)格只有0.29美元/公斤，而鋰價(jià)格目前約為21.5美元/公斤，鈉電池的原材料成本相比鋰電池要低30%-40%。另外，鈉離子電池在-20℃的低溫環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)90%以上的放電保持率，-40℃低溫下可放出70%以上的容量，高溫80℃還能循環(huán)充放使用，項(xiàng)目落地與場景應(yīng)用更具有靈活性，因此鈉電池取代鋰電池將是大勢所趨，同樣的結(jié)論也適用于壽命更長、安全性更高以及資源豐富的釩電池等新型電池身上。
相比于電化學(xué)儲能，雖然壓縮空氣儲能的規(guī)?；潭纫偷枚?，但德國、美國其實(shí)早已開始商業(yè)化開發(fā)與應(yīng)用，最初主要利用低谷低質(zhì)電，將空氣壓縮并儲存于大型儲氣洞穴中，在用電高峰，高壓空氣從儲氣洞穴釋放，同燃料燃燒后驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)發(fā)電，只是傳統(tǒng)壓縮空氣儲能依賴化石燃料、依賴天然儲氣洞穴的短板制約了擴(kuò)展空間。針對相關(guān)瓶頸因素，世界各國都積極研發(fā)新型壓縮空氣儲能技術(shù)，如蓄熱式壓縮空氣儲能系統(tǒng)、等溫壓縮空氣儲能系統(tǒng)以及液化空氣儲能系統(tǒng)等。目前來看，新型壓縮空氣儲能在功能、成本、壽命和性能等各方面均已同抽水儲能基本相當(dāng)，同時(shí)還彰顯出了規(guī)模大、壽命長、無污染、長時(shí)效與靈活性等優(yōu)勢，是極具發(fā)展?jié)摿Φ膬δ芗夹g(shù)。
無論是抽水儲能、電化學(xué)儲能抑或是壓縮空氣儲能，都相應(yīng)組成了一個(gè)緊密關(guān)聯(lián)且完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。上游有原材料和生產(chǎn)設(shè)備；中游有由電池組、電池管理系統(tǒng)(主管電池狀態(tài))、能量管理系統(tǒng)(主管能量調(diào)度)以及儲能變流器(主管電流轉(zhuǎn)換)等組成的儲能項(xiàng)目建設(shè)與集成系統(tǒng)，下游有儲能產(chǎn)品安裝以及終端用戶等。對于全球主要經(jīng)濟(jì)體來說，不僅要爭奪產(chǎn)業(yè)鏈的高端話語權(quán)，如產(chǎn)品與項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)控制，更要搶奪產(chǎn)業(yè)鏈的貿(mào)易增值，如產(chǎn)品與技術(shù)服務(wù)的輸出能力，以及為保護(hù)本國產(chǎn)業(yè)與產(chǎn)品的準(zhǔn)入壁壘設(shè)置等，因此，看似基于人類“碳中和”共同愿景的新型儲能其實(shí)也難免打上競爭性符號。
掃描全球，一些主要的儲能推動(dòng)與應(yīng)用國家在政策機(jī)制上一般都會(huì)通過提供補(bǔ)貼、投資稅收減免等措施來支持儲能市場發(fā)展。在美國，聯(lián)邦政府推出的投資稅抵免(ITC)政策支持高于5千瓦時(shí)的儲能系統(tǒng)獲得最高30%的ITC退稅，同時(shí)自發(fā)電激勵(lì)計(jì)劃(SGIP)對用戶側(cè)分布式儲能的補(bǔ)貼延長至2026年，更好的儲能技術(shù)法案(BEST)對今后五年內(nèi)儲能技術(shù)研究、開發(fā)和示范方面的創(chuàng)新提供10億美元資金支持。在德國，不僅取消了《可再生能源法》(EEG)對光伏裝機(jī)量須達(dá)到52GW的補(bǔ)貼限制，而且將國內(nèi)電力消費(fèi)者為清潔能源激勵(lì)措施支付的EEG稅自2021年始減少每千瓦時(shí)0.25歐元，到2023年將再下降0.0625歐元。在日本，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省今年特地劃出約9830萬美元的預(yù)算，為裝設(shè)鋰離子電池的家庭和商戶提供66%的費(fèi)用補(bǔ)貼；在英國，除了取消了49兆瓦的儲能牌照上限外，還設(shè)立共計(jì)12.46億英鎊的“工業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”和“凈零創(chuàng)新組合基金”對儲能技術(shù)給予專項(xiàng)援助與支持。
受到多方競爭性力量的集合與撬動(dòng)，全球儲能已經(jīng)進(jìn)入放量的規(guī)模化快道。數(shù)據(jù)顯示，2021年，全球新增投運(yùn)儲能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模18.3GW，同比增長9%，至2021年底，全球已投運(yùn)儲能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模209.4GW。根據(jù)研究機(jī)構(gòu)HIS Markit公司的預(yù)測，2022年全球部署的儲能系統(tǒng)總裝機(jī)容量將超過12GW。值得注意的是，在全球儲能格局中，美國、中國與歐洲三大頭部方陣異常明顯，三者囊括了全球儲能裝機(jī)量的80%，且未來這一趨勢還會(huì)進(jìn)一步強(qiáng)化。
(作者系中國市場學(xué)會(huì)理事、經(jīng)濟(jì)學(xué)教授)
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