中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：電化學(xué)儲(chǔ)能應(yīng)用前景廣闊：電化學(xué)儲(chǔ)能是指各種二次電池儲(chǔ)能，目前以鋰電池和鉛蓄電池為主。隨著風(fēng)電、光伏等新能源在能源結(jié)構(gòu)中占比不斷提升，以及動(dòng)力鋰電池成本的快速下降，電化學(xué)儲(chǔ)能在峰谷電價(jià)套利、新能源并網(wǎng)以及電力系統(tǒng)輔助服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景正不斷被開發(fā)并推廣開來。 根據(jù) CNESA 統(tǒng)計(jì)， 2012~2016 年全球電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 32%， 是發(fā)展最為迅速的儲(chǔ)能技術(shù);截止 2017 年底， 國(guó)內(nèi)已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)規(guī)模為 389.8MW，新增規(guī)劃、在建裝機(jī)規(guī)模為 705.3MW，預(yù)計(jì)新建項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)將支撐電化學(xué)儲(chǔ)能維持較高增速。
電池成本下降使得工業(yè)企業(yè)峰谷電價(jià)套利成為現(xiàn)實(shí)：我國(guó)目前絕大部分省市工業(yè)大戶均已實(shí)施峰谷電價(jià)制，儲(chǔ)能用于峰谷電價(jià)套利，可降低企業(yè)電力成本。 利用儲(chǔ)能電池進(jìn)行峰谷電價(jià)套利，投資回收期主要取決于峰谷電價(jià)差以及電池系統(tǒng)成本。未來峰谷價(jià)差有望逐步加強(qiáng)，以及鋰電池成本的進(jìn)一步下降，套利空間也將逐步加大，有望加快儲(chǔ)能在工業(yè)峰谷電價(jià)套利領(lǐng)域應(yīng)用。
風(fēng)、光消納需要儲(chǔ)能保駕護(hù)航：風(fēng)電、光伏發(fā)電量波動(dòng)性較大，為減少電網(wǎng)頻率波動(dòng)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，導(dǎo)致新能源利用率偏低。 儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入可起到平滑風(fēng)光出力和能量調(diào)度的作用，從而提升新能源發(fā)電利用率。 自 2017 年政府工作報(bào)告首次提到要有效解決棄風(fēng)、棄光狀況以來，各部委陸續(xù)出臺(tái)政策文件，支持推進(jìn)儲(chǔ)能提升可再生能源利用水平，國(guó)內(nèi)也已陸續(xù)建成大量風(fēng)、光儲(chǔ)電站示范項(xiàng)目。 截止 2017 年底風(fēng)電、集中式光伏合計(jì)裝機(jī)量 265GW，按儲(chǔ)能裝置配套比例 10%測(cè)算， 有望產(chǎn)生 26.5GW 需求。 同時(shí)，分布式光伏的爆發(fā)式增長(zhǎng)，也有望帶動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能在分布式光伏領(lǐng)域用戶側(cè)套利應(yīng)用。
火電儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻市場(chǎng)初起：為接納新能源發(fā)電入網(wǎng)，對(duì)火電承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)功能的要求正不斷提升，但目前火電應(yīng)用于輔助服務(wù)仍面臨技術(shù)端、成本端的壓力。 火電儲(chǔ)能聯(lián)合，可顯著改善調(diào)頻性能; 而從收益來看， 一方面降低火電企業(yè)調(diào)頻成本，另一方面有助于火電企業(yè)獲得輔助服務(wù)補(bǔ)償。 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有火電裝機(jī)量 11 億千瓦，按 3%配套有望產(chǎn)生 33GW 儲(chǔ)能電池需求。
一、儲(chǔ)能有望成電池應(yīng)用下一個(gè)風(fēng)口
儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。 儲(chǔ)能泛指能量的存儲(chǔ)，本報(bào)告中儲(chǔ)能特指電能的儲(chǔ)存。 在整個(gè)電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能都可以有其應(yīng)用， 包括：在發(fā)電側(cè)，可以提高發(fā)電的穩(wěn)定性，提高電能質(zhì)量，從而促使可再生能源大規(guī)模并網(wǎng);在輸變電環(huán)節(jié)，可以聯(lián)合電源降低輸變電的成本;在配送電環(huán)節(jié)，可以緩解配電的初始投資以及電網(wǎng)的升級(jí)擴(kuò)容;在用戶側(cè)，可以通過峰谷差套利，提高用戶的電能質(zhì)量，減少用戶的用電成本。
當(dāng)前，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)更具有前景優(yōu)勢(shì)。 電能儲(chǔ)存從技術(shù)上主要分為物理儲(chǔ)能(如抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)、 電化學(xué)儲(chǔ)能(各種二次電池儲(chǔ)能)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能等) 等類別。 抽水儲(chǔ)能是目前最成熟、最經(jīng)濟(jì)的儲(chǔ)能技術(shù)，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用于系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和備用等領(lǐng)域。但其一方面受到地形條件限制較大，必須具有合適建造上下水庫(kù)的地理?xiàng)l件，并且投資周期長(zhǎng);另一方面能量轉(zhuǎn)化效率不高，一般為 65%~75%，不利于節(jié)能，目前規(guī)模增長(zhǎng)較為緩慢。在抽水儲(chǔ)能以外的各種技術(shù)路線中，電化學(xué)儲(chǔ)能相比物理儲(chǔ)能效率更高，對(duì)外部環(huán)境條件依賴更小;相比電磁儲(chǔ)能，技術(shù)相對(duì)更為成熟，應(yīng)用范圍也更廣。綜合來看，在當(dāng)前時(shí)點(diǎn)，電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展前景更有優(yōu)勢(shì)。
電化學(xué)儲(chǔ)能現(xiàn)總體規(guī)模占比較小，但近幾年發(fā)展迅猛。 根據(jù) CNESA 項(xiàng)目庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì)，截止 2017 年底全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為 175.4GW，抽水儲(chǔ)能占比達(dá)到 96%，其次為電化學(xué)儲(chǔ)能，占比為 1.7%。雖然目前電化學(xué)儲(chǔ)能占比較小，但卻是發(fā)展速度最快的儲(chǔ)能技術(shù)， 2012~2016 年全球電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)量復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到 32%。截止 2017 年底全球已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)功率規(guī)模為 2926.6MW， 新增規(guī)劃、在建的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為 3063.7MW;國(guó)內(nèi)已投運(yùn)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)規(guī)模為 389.8MW，新增規(guī)劃、在建裝機(jī)規(guī)模為 705.3MW，預(yù)計(jì)新建項(xiàng)目的陸續(xù)投產(chǎn)將支撐電化學(xué)儲(chǔ)能維持較高增速。
鋰電池和鉛蓄電池占據(jù)大部分電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)。 電化學(xué)儲(chǔ)能載體是各種二次電池，主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池和液流電池等。 從各種儲(chǔ)能電池性能比較來看，鋰電池與鉛蓄電池由于產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)較好，相比其他路線具有明顯成本優(yōu)勢(shì)，因此是目前電化學(xué)儲(chǔ)能的主要參與者。 從全球電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)分布上來看，鋰離子電池功率規(guī)模最大， 2017 年新增投運(yùn)功率規(guī)模 846MW，在電化學(xué)儲(chǔ)能中占比超過 90%;而國(guó)內(nèi)份額則主要被鋰離子電池和鉛蓄電池占據(jù)， 2016、 2017 年新增電化學(xué)儲(chǔ)能幾乎全部采用鋰離子電池和鉛蓄電池，其中2017 年兩者占比分別達(dá)到 51%、 49%。
具體到儲(chǔ)能各應(yīng)用場(chǎng)景分布， 2017 年國(guó)內(nèi)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目應(yīng)用集中在用戶側(cè)、集中式可再生能源并網(wǎng)以及輔助服務(wù)領(lǐng)域，占比分別達(dá)到 59%、 25%、 16%。其中，鋰離子電池由于其高能量密度以及高充放電倍率優(yōu)勢(shì)，在集中式可再生能源并網(wǎng)和輔助服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用占比分別達(dá)到 83%、 100%， 而鉛蓄電池由于其成本優(yōu)勢(shì)， 在用戶側(cè)領(lǐng)域應(yīng)用占比達(dá)到 77%。
動(dòng)力電池產(chǎn)能擴(kuò)張助力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 受到國(guó)家政策對(duì)新能源汽車的大力扶持，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)能快速擴(kuò)張， 但電池產(chǎn)能擴(kuò)張速度與新能源汽車需求擴(kuò)張速度不匹配， 也造成了階段性的產(chǎn)能過剩，比如，截止 2017 年底國(guó)內(nèi)動(dòng)力電產(chǎn)能已經(jīng)達(dá)到 120GWh，而 2017 年動(dòng)力電池裝機(jī)量只有 36GWh。隨著動(dòng)力電池成本的不斷下降，其在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景正不斷被開發(fā)出來，未來在可再生能源并網(wǎng)、用戶側(cè)儲(chǔ)能以及電力輔助服務(wù)領(lǐng)域應(yīng)用前景非常廣闊，儲(chǔ)能也有望成為電池在新能源汽車領(lǐng)域之外應(yīng)用的下一個(gè)風(fēng)口。
二、 三駕馬車齊發(fā)力，電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)前景廣闊
2.1 用戶側(cè)：電池成本下降使得峰谷電價(jià)套利成為現(xiàn)實(shí)
峰谷電價(jià)的大力推行為儲(chǔ)能套利提供可觀空間。 我國(guó)目前絕大部分省市工業(yè)大戶均已實(shí)施峰谷電價(jià)制， 通過降低夜間低谷期電價(jià)，提高白天高峰期電價(jià)，來鼓勵(lì)用戶分時(shí)計(jì)劃用電， 從而有利于電力公司均衡供應(yīng)電力，降低生產(chǎn)成本，并避免部分發(fā)電機(jī)組頻繁啟停造成的巨大損耗等問題，保證電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。儲(chǔ)能用于峰谷電價(jià)套利, 用戶可以在電價(jià)較低的谷期利用儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)電能， 在電高峰期使用存儲(chǔ)好的電能，避免直接大規(guī)模使用高價(jià)的電網(wǎng)電能，如此可以降低用戶的電力使用成本，實(shí)現(xiàn)峰谷電價(jià)套利。根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)數(shù)據(jù)，全國(guó)用電大省峰谷價(jià)差分布于 0.4~0.9 元/kWh，特別的，對(duì)于江蘇和廣東兩個(gè)用電量全國(guó)前二的省份，其峰谷價(jià)差高于 0.8 元/kWh，為用戶側(cè)利用儲(chǔ)能來套利峰谷價(jià)差提供了可觀空間。
儲(chǔ)能有助于企業(yè)管理容量費(fèi)用。 對(duì)于大的工業(yè)企業(yè)，因現(xiàn)行的兩部制電價(jià)，供電部門會(huì)以其變壓器容量或最大需用量為依據(jù)，每月固定收取一定的基本電價(jià)。這些企業(yè)可以利用儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行容量費(fèi)用管理，即在用電低谷時(shí)儲(chǔ)能，在高峰時(shí)釋放，實(shí)現(xiàn)在不影響正常生產(chǎn)的情況下，降低最高用電功率，從而降低容量費(fèi)用。
儲(chǔ)能可提升用戶的電能質(zhì)量和可靠性。 傳統(tǒng)的供電體系網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，設(shè)備負(fù)荷性質(zhì)多變，用戶獲得的電能質(zhì)量(電壓、電流和頻率等)具有一定的波動(dòng)性。而用戶側(cè)安裝的儲(chǔ)能系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象明確，其相對(duì)簡(jiǎn)單和可靠的組成結(jié)構(gòu)保證輸出更高質(zhì)量的電能。當(dāng)電網(wǎng)供電不足或其他特殊情況時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以作為備用電源，提升供電可靠性。
儲(chǔ)能系統(tǒng)成本和峰谷價(jià)差直接決定用戶側(cè)儲(chǔ)能的投資效益。 假設(shè)工廠每年開展生產(chǎn) 300 天，根據(jù)計(jì)算公式：靜態(tài)投資回收期=(電池容量*單位容量一次性投入成本) /(每日高峰期用電量*峰谷價(jià)差) /300，約定企業(yè)安裝電池容量等于其平均每日高峰期用電量，可以看出在不考慮維護(hù)成本前提下，投資回收期只與儲(chǔ)能系統(tǒng)一次性投入成本和峰谷價(jià)差有關(guān)。 根據(jù) CNESA 儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目的追蹤統(tǒng)計(jì)，江蘇、和廣東等省份成為 2017年國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)投運(yùn)最熱地區(qū)，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，工商業(yè)園區(qū)多、用電負(fù)荷大，用戶側(cè)峰谷電價(jià)差較大，利用儲(chǔ)能削峰填谷擁有較為可觀的套利空間。 以廣東省峰谷價(jià)差 0.86 元/kWh 為例，采用不同的電池技術(shù)，計(jì)算各自的投資回收成本。
鋰離子電池快速發(fā)展所帶來的成本優(yōu)勢(shì)將助其逐漸擴(kuò)大市場(chǎng)。 從表 2 可以看出，利用鉛炭電池套利靜態(tài)投資回收期不足 5 年，已經(jīng)具有商業(yè)化可行性。由于鋰電池成本相對(duì)較高，現(xiàn)階段鋰電池的投資回收期要長(zhǎng)于鉛蓄電池。根據(jù) CNESA 的統(tǒng)計(jì)， 2017 年用戶側(cè)領(lǐng)域新增電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目中， 鉛蓄電池所占比重最大，為 77%，剩余為鋰電池，也說明出于成本考慮，現(xiàn)在企業(yè)更傾向于安裝經(jīng)濟(jì)效益更佳的鉛蓄電池。但隨著鋰離子電池技術(shù)迅速發(fā)展，其成本自 2010 年以來已經(jīng)下降近 80%。根據(jù)國(guó)家發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》， 到 2020年鋰電系統(tǒng)成本將降至 1 元/Wh 以下，屆時(shí)投資回收期有望縮短至 3.9 年。 且隨著退役動(dòng)力電池進(jìn)入梯次利用領(lǐng)域，儲(chǔ)能成本將會(huì)進(jìn)一步下降。
我國(guó)龐大的工業(yè)用電規(guī)模決定了用戶側(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)想象空間巨大。 從市場(chǎng)規(guī)模方面，我國(guó)的工業(yè)總用電量2017 年達(dá) 44413 億 kWh，只考慮用電量最大的重工業(yè)(因?yàn)橛秒娨?guī)模大，所需電池容量大，對(duì)應(yīng)的單位成本更低， 套利空間更大)，其在工業(yè)用電中占比 80%。 假設(shè)其中 20%的企業(yè)安裝儲(chǔ)能系統(tǒng); 我們統(tǒng)計(jì)了主要用電大省峰谷電價(jià)時(shí)段分布，保守估計(jì)法定工作時(shí)間內(nèi)峰電時(shí)間占比超過 40%，考慮部分煤炭、冶金、化工等行業(yè)具有連續(xù)生產(chǎn)特點(diǎn)，假設(shè)高峰時(shí)段用電量占比為 30%;按照工廠全年工作時(shí)間 300 天測(cè)算， 那么所需電池儲(chǔ)能規(guī)模為： 44413*80%*20%*30%/300=711 GWh。
國(guó)內(nèi)利好政策頻出，用戶側(cè)儲(chǔ)能受到大力支持。 自 2011 年《國(guó)家能源科技“十二五”規(guī)劃》出臺(tái)，其中明確提出要建成面向用戶的智能電網(wǎng)服務(wù)，并開展集中/分散式儲(chǔ)能等關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用，此后不斷有政策出臺(tái)，對(duì)于推動(dòng)用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展具有重要的意義。整體上，用戶側(cè)儲(chǔ)能屬于儲(chǔ)能的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，尚未有專門的單獨(dú)對(duì)該行業(yè)進(jìn)行指導(dǎo)的政策性文件; 但是在一些重要的發(fā)展規(guī)劃或指導(dǎo)意見中都對(duì)其表達(dá)了的支持。相關(guān)政策主要分為兩類，一是在電改工程里，堅(jiān)定推廣完善峰谷電價(jià)、季節(jié)電價(jià)等價(jià)格機(jī)制;二是放開用戶側(cè)市場(chǎng)，鼓勵(lì)用戶自主參與儲(chǔ)能調(diào)峰。
峰谷價(jià)差有望進(jìn)一步擴(kuò)大，有助于提升用戶側(cè)儲(chǔ)能的投資效益。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，第二產(chǎn)業(yè)用電量占比不斷下降，第三產(chǎn)業(yè)則不斷上升。由于工業(yè)企業(yè)相當(dāng)比例具有連續(xù)生產(chǎn)特點(diǎn)，因此季節(jié)及日內(nèi)用電量波動(dòng)相對(duì)較小;而第三產(chǎn)業(yè)中與居民生活、商業(yè)相關(guān)用電不斷上升，會(huì)加大峰谷電差。 實(shí)行峰谷分時(shí)電價(jià)，發(fā)揮價(jià)格杠桿作用符合商品價(jià)值規(guī)律，也可有效優(yōu)化負(fù)荷分配。 我國(guó)現(xiàn)階段的峰谷價(jià)之比仍然偏低，為 3~4 倍。 隨著電力市場(chǎng)進(jìn)一步放開，峰谷價(jià)差有望繼續(xù)拉大，屆時(shí)投資回收期將會(huì)進(jìn)一步縮短，峰谷套利投資的效益也會(huì)進(jìn)一步提升。 比如 2017 年 9 月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)了《關(guān)于北方地區(qū)清潔供暖價(jià)格政策的意見》，指出適當(dāng)擴(kuò)大銷售側(cè)峰谷電價(jià)差， 在銷售側(cè)平均水平不變的情況下，進(jìn)一步擴(kuò)大采暖季谷段用電電價(jià)下浮比例等。
2.2 可再生能源并網(wǎng)：風(fēng)、光消納需要儲(chǔ)能保駕護(hù)航
2.2.1 風(fēng)、光+儲(chǔ)能模式有望得到推廣
風(fēng)、光發(fā)電總量及占比不斷提高。 截止 2017 年底我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)總量達(dá)到 6.5 億千瓦，其中，水電裝機(jī) 3.41 億千瓦，風(fēng)電裝機(jī) 1.64 億千瓦，光伏發(fā)電裝機(jī) 1.3 億千瓦，可再生能源發(fā)電裝機(jī)約占全部電力裝機(jī)的36.6%。同時(shí)，可再生能源發(fā)電量在總發(fā)電量占比逐年提高， 2017 年可再生能源發(fā)電量達(dá) 1.7 萬億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的 26.4%。從可再生能源發(fā)電結(jié)構(gòu)上看，水電已經(jīng)進(jìn)入低速增長(zhǎng)期，風(fēng)、光電仍維持高增速。
棄風(fēng)、棄光問題掣肘可再生能源的進(jìn)一步發(fā)展。 由于可再生能源電力的發(fā)電量受季節(jié)和天氣條件的影響而波動(dòng)性較大，且與穩(wěn)定的用電需求不完全匹配，容易導(dǎo)致電網(wǎng)頻率波動(dòng)較大，為滿足用戶側(cè)負(fù)荷的需求，且減少電網(wǎng)頻率波動(dòng)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象，導(dǎo)致新能源利用率偏低。 2017 年全國(guó)棄風(fēng)、棄光電量分別達(dá)到419、 73 億千瓦時(shí)，棄風(fēng)率 12%、棄光率 6%。 2017 年政府工作報(bào)告中首次提出要有效緩解棄風(fēng)、棄光狀況; 11月發(fā)改委、國(guó)家能源局發(fā)布《解決棄水棄風(fēng)棄光問題實(shí)施方案》，要求到 2020 年在全國(guó)范圍內(nèi)有效解決棄風(fēng)棄光問題。
儲(chǔ)能系統(tǒng)有助于解決可再生能源的消納問題。 儲(chǔ)能系統(tǒng)的引入可以為風(fēng)、光電站接入電網(wǎng)提供一定的緩沖，起到平滑風(fēng)光出力和能量調(diào)度的作用;并可以在相當(dāng)程度上改善新能源發(fā)電功能率不穩(wěn)定，從而改善電能質(zhì)量、提升新能源發(fā)電的可預(yù)測(cè)性，提高利用率。 2017 年 10 月 11 日，國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部、科技部、工信部、能源局聯(lián)合下發(fā)了儲(chǔ)能領(lǐng)域首個(gè)行業(yè)政策《關(guān)于促進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出要推進(jìn)儲(chǔ)能提升可再生能源利用水平，鼓勵(lì)可再生能源場(chǎng)站合理配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，推動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)與可再生能源協(xié)調(diào)運(yùn)行，研究建立可再生能源場(chǎng)站側(cè)儲(chǔ)能補(bǔ)償機(jī)制，支持多種儲(chǔ)能促進(jìn)可再生能源消納。
目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有大量風(fēng)、光儲(chǔ)電站示范項(xiàng)目投入使用。 以張家口風(fēng)光儲(chǔ)示范工程為例，通過風(fēng)、光、儲(chǔ)的6 種組合發(fā)電方式與平滑處理、跟蹤計(jì)劃、系統(tǒng)調(diào)頻、削峰填谷 4 種功能的結(jié)合，取得了明顯效果，為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)在新能源并網(wǎng)領(lǐng)域的深入推廣提供了良好借鑒。截止 2017 年底國(guó)內(nèi)集中式光伏電站裝機(jī)量約 101GW，風(fēng)電裝機(jī)量約 164GW，假設(shè)配套 10%儲(chǔ)能裝置，將帶來 26.5GW 儲(chǔ)能裝機(jī)量需求量;并且隨著新能源裝機(jī)量的不斷提升，市場(chǎng)空間將持續(xù)增大。
2.2.2 分布式光伏有望成新增長(zhǎng)點(diǎn)
分布式光伏發(fā)電迎來發(fā)展新契機(jī)。 分布式光伏發(fā)電具有靠近用戶側(cè)、建設(shè)規(guī)模靈活、安裝簡(jiǎn)單、適用范圍廣的特點(diǎn)，是光伏發(fā)電重要的應(yīng)用形式，此前分布式光伏發(fā)電由于投資成本高、風(fēng)險(xiǎn)大、商業(yè)模式不成熟、金融機(jī)構(gòu)參與意愿低等原因，發(fā)展相對(duì)緩慢。自 2016 年起，隨著燃煤發(fā)電上網(wǎng)價(jià)格下調(diào)、光伏發(fā)電標(biāo)桿電價(jià)下調(diào)，政策逐步向分布式光伏發(fā)電傾斜，分布式光伏電站迎來春天。 2016、 2017 年分布式光伏發(fā)電連續(xù)兩年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，其中 2017 年全年新增裝機(jī) 1944 萬千瓦，同比增加 358%。
目前分布式光伏電價(jià)分為“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”和“全額上網(wǎng)”兩種模式，兩者結(jié)算電價(jià)分別為：
自發(fā)自用部分電價(jià)=用戶電價(jià)+國(guó)家補(bǔ)貼+地方補(bǔ)貼;
余電上網(wǎng)部分電價(jià)=當(dāng)?shù)孛摿蛎荷暇W(wǎng)電價(jià)+國(guó)家補(bǔ)貼+地方補(bǔ)貼;
全額上網(wǎng)電價(jià)=光伏標(biāo)桿電價(jià)(分一、二、三類資源區(qū))。
在“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式下，由于用戶電價(jià)高于當(dāng)?shù)孛摿蛎荷暇W(wǎng)電價(jià)(以北京為例，脫硫煤上網(wǎng)電價(jià)約 0.35 元/度，用戶電價(jià)約 0.77 元/度)，可以看出用戶自發(fā)自用部分占比越大，收益就越高。此外，目前國(guó)家對(duì)余電上網(wǎng)補(bǔ)貼額度基本與全額上網(wǎng)電價(jià)相當(dāng)， 因此從經(jīng)濟(jì)效益角度，采用“自發(fā)自用、余電上網(wǎng)”模式并盡可能提高自發(fā)自用電量對(duì)用戶更有吸引力。
引入儲(chǔ)能系統(tǒng)有利于提升光伏自用率， 增大用戶收益。 根據(jù)最新光伏補(bǔ)貼政策， 2018 年以后投運(yùn)的采用“自發(fā)自用、余量上網(wǎng)”模式的分布式光伏發(fā)電項(xiàng)目，全電量度電補(bǔ)貼為每千瓦時(shí) 0.37 元(含稅)，較前一年度下降 0.05 元。為實(shí)現(xiàn)光伏平價(jià)上網(wǎng)，國(guó)家補(bǔ)貼額度逐步退出將是必然趨勢(shì)，未來用戶收益將越來越依賴自用電價(jià)收益。由于光伏發(fā)電高峰期與用戶用電高峰期存在時(shí)間上的錯(cuò)位，目前用戶自用率都相對(duì)較低，部分不足 30%。若引入儲(chǔ)能系統(tǒng)后，白天光伏發(fā)電高峰期儲(chǔ)能，夜晚用電高峰期用電，可以提升光伏自用率，進(jìn)而提升用戶收益。隨著儲(chǔ)能成本的下降，預(yù)計(jì)未來儲(chǔ)能在分布式光伏領(lǐng)域滲透率將穩(wěn)步提升。
分布式光伏的大力發(fā)展將推動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)規(guī)模不斷增大。 截止 2017 年底國(guó)內(nèi)分布式光伏裝機(jī)量約 30GW，按照“十三五電力規(guī)劃”，未來將大力發(fā)展分布式光伏，到 2020 年裝機(jī)量要達(dá)到 60 GW 以上，按配套 10%儲(chǔ)能裝置，未來三年分布式光伏領(lǐng)域有望新增 6 GW 儲(chǔ)能電池裝機(jī)需求，按照 4 小時(shí)充電容量將對(duì)應(yīng) 24 GWh 儲(chǔ)能電池裝機(jī)容量需求。
2.3 輔助服務(wù)：火電儲(chǔ)能聯(lián)合調(diào)頻市場(chǎng)初起
電力市場(chǎng)輔助服務(wù)是指為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)。 其主要內(nèi)容包括:一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動(dòng)等。 其中， 發(fā)電機(jī)組的一次調(diào)頻、設(shè)計(jì)功率因素范圍內(nèi)的無功調(diào)整和機(jī)組設(shè)計(jì)調(diào)峰率以內(nèi)的調(diào)峰屬于無償且必備的基本輔助服務(wù)。 而有償輔助服務(wù)指除基本輔助服務(wù)之外的其他輔助服務(wù)， 包括AGC、備用、無功服務(wù)和黑啟動(dòng)等。
加強(qiáng)火電機(jī)組調(diào)峰能力和消納新能源入網(wǎng)是當(dāng)前火電發(fā)展的重要課題。 我國(guó)電源結(jié)構(gòu)仍以火電為主，根據(jù)中電聯(lián)發(fā)布數(shù)據(jù)， 2017 年火電發(fā)電量 4.61 萬億千瓦時(shí)，占總發(fā)電量比重 71%;總裝機(jī)量 11.06 億千瓦，占總裝機(jī)量比重為 62%，預(yù)計(jì)火電中長(zhǎng)期仍將是電力供應(yīng)主力。 但隨著新能源發(fā)電占比的不斷提升，為接納新能源發(fā)電入網(wǎng)，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻等輔助服務(wù)能力要求不斷提升。由于目前國(guó)內(nèi)電力結(jié)構(gòu)以火電為主，預(yù)計(jì)未來火電廠將主要承擔(dān)輔助服務(wù)功能。提升火電機(jī)組靈活性，加強(qiáng)機(jī)組調(diào)峰能力和消納新能源入網(wǎng)也是“十三五”能源戰(zhàn)略的調(diào)整重點(diǎn)，根據(jù)《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，到 2020 年常規(guī)煤電靈活性改造規(guī)模要達(dá)到 8600 萬千瓦左右。
目前火電應(yīng)用于輔助服務(wù)仍面臨技術(shù)端、成本端的壓力。 從技術(shù)端來看，火電機(jī)組響應(yīng)時(shí)滯長(zhǎng)，不適合參與更短周期調(diào)頻，一次調(diào)頻機(jī)組受蓄熱制約而存在調(diào)頻量明顯不足，參與二次調(diào)頻機(jī)組爬坡速率跟不上 AGC 指令，一、二次調(diào)頻協(xié)聯(lián)配合也尚需加強(qiáng)。 從成本端來看，一方面火電機(jī)組頻繁變動(dòng)功率將加大排放物排放量控制難度，火電廠出于環(huán)保壓力將被迫采用更優(yōu)質(zhì)燃煤增加成本，低負(fù)荷工作狀態(tài)下單位煤耗也更高;另一方面頻繁調(diào)頻將降低火電機(jī)組使用率，并加速設(shè)備磨損，增加維修成本，目前輔助服務(wù)成本已經(jīng)成為火力發(fā)電成本重要組成部分。此外，三北地區(qū)新能源與火電重合度高，但火電約一半為熱電機(jī)組也限制其參與調(diào)頻能力。
電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高、增減負(fù)荷靈活、對(duì)負(fù)荷隨機(jī)和瞬間變化可作出快速反應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，能保證電網(wǎng)周波穩(wěn)定，起到很好調(diào)頻作用。 火電儲(chǔ)能共同參與 AGC 調(diào)頻，通過儲(chǔ)能跟蹤 AGC 調(diào)度指令，實(shí)現(xiàn)快速折返、精確輸出以及瞬間調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)組的響應(yīng)偏差，能夠顯著改善機(jī)組 AGC 調(diào)節(jié)性能。據(jù)測(cè)算，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)單位時(shí)間內(nèi)功率爬坡能力是火電燃煤機(jī)組的 3 倍以上，即調(diào)頻能力相當(dāng)于 3 倍功率火電機(jī)組。 一般調(diào)頻功率配套需求 2~3%，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有火電裝機(jī)量 11 億千瓦，若按照 3%配套，將產(chǎn)生 33GW 儲(chǔ)能電池需求。
輔助服務(wù)補(bǔ)償機(jī)制的建立，有望加速儲(chǔ)能系統(tǒng)在火電調(diào)頻領(lǐng)域滲透。 2016 年 6 月，國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場(chǎng))機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》，確定了儲(chǔ)能參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)主體地位，提出在按效果補(bǔ)償原則下加快調(diào)整儲(chǔ)能參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)的計(jì)量公式，提高補(bǔ)償力度。在五部門印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中提到，要建立健全儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場(chǎng)機(jī)制;參照火電廠提供輔助服務(wù)等相關(guān)政策和機(jī)制，允許儲(chǔ)能系統(tǒng)與機(jī)組聯(lián)合或作為獨(dú)立主體參與輔助服務(wù)交易;根據(jù)電力市場(chǎng)發(fā)展逐步優(yōu)化，在遵循自愿的交易原則基礎(chǔ)上，形成“按效果付費(fèi)、誰受益誰付費(fèi)”的市場(chǎng)機(jī)制。
