一、儲(chǔ)能概況及前景簡(jiǎn)析
隨著清潔能源發(fā)電滲透率的增大，發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)、建設(shè)儲(chǔ)能項(xiàng)目成為解決清潔能源間歇性缺點(diǎn)，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵方法。據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì)，至2017年底，全球的儲(chǔ)能裝機(jī)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(chǔ)能總裝機(jī)容量為2926.6MW，占全球儲(chǔ)能裝機(jī)總?cè)萘康?.7％。
圖1 2017年全球各類儲(chǔ)能裝機(jī)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(guó)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(dòng)、頻繁啟停成本低的優(yōu)點(diǎn)存儲(chǔ)火電機(jī)組計(jì)劃過剩的電能，降低了火力發(fā)電的計(jì)劃成本。
但是抽水蓄能電站也存在一般水電共有的缺點(diǎn)：
1、工程建設(shè)受地理?xiàng)l件限制；
2、項(xiàng)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(duì)火力發(fā)電和季度性水力發(fā)電的電補(bǔ)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(yáng)能等清潔能源發(fā)電相匹配。而新興的電化學(xué)儲(chǔ)能，具有響應(yīng)快和模塊化等優(yōu)點(diǎn)，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(chǔ)能發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。
二、各國(guó)激勵(lì)儲(chǔ)能裝機(jī)容量增長(zhǎng)的相關(guān)政策
發(fā)展清潔能源發(fā)電的國(guó)家在經(jīng)過了裝機(jī)容量爆炸式增長(zhǎng)后，各國(guó)針對(duì)本國(guó)的情況，均制定了一系列激勵(lì)儲(chǔ)能發(fā)展的政策。
美國(guó)
自發(fā)電激勵(lì)計(jì)劃（SGIP）：自2011年9月起，以2美元/瓦對(duì)獨(dú)立的儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)貼，2017年5月1日起實(shí)行修改后的計(jì)劃，綜合考慮規(guī)劃容量，儲(chǔ)能成本和項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性核算等因素，按項(xiàng)目的儲(chǔ)能裝機(jī)電量（kWh）進(jìn)行補(bǔ)貼。
公用事業(yè)公司儲(chǔ)能強(qiáng)制采購(gòu)計(jì)劃：2013年10月，CPUC制定1325MW儲(chǔ)能強(qiáng)制采購(gòu)目標(biāo)計(jì)劃，對(duì)部分州內(nèi)的公用事業(yè)公司實(shí)施定額儲(chǔ)能采購(gòu)目標(biāo)。
調(diào)頻輔助服務(wù)系列政策：美國(guó)聯(lián)邦稱儲(chǔ)能管理委員會(huì)（FERC）自2005年起針對(duì)輔助服務(wù)市場(chǎng)制定了一系列的結(jié)算和付費(fèi)機(jī)制，奠定了儲(chǔ)能在調(diào)頻輔助服務(wù)領(lǐng)域商業(yè)化的基礎(chǔ)。
德國(guó)
小型戶用光伏儲(chǔ)能投資補(bǔ)貼計(jì)劃：該政策2013年發(fā)布，為功率30kW以下，與戶用光伏配套的儲(chǔ)能系統(tǒng)提供30%的安裝補(bǔ)貼，通過“275計(jì)劃”對(duì)購(gòu)買光伏儲(chǔ)能設(shè)備的單位和個(gè)人提供低息貸款。
分布式光伏儲(chǔ)能補(bǔ)貼計(jì)劃：2016年初，對(duì)2012年12月之后安裝且低于30kWp的光伏系統(tǒng)進(jìn)行儲(chǔ)能安裝或改造提供補(bǔ)貼。
日本
可再生能源儲(chǔ)能相關(guān)支持政策：為了降低因可再生能源發(fā)電項(xiàng)目勢(shì)頭過猛，降低棄風(fēng)棄光率，2015年，日本政府劃撥744億日元，對(duì)安裝儲(chǔ)能電池的太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電公司給與補(bǔ)貼。
“氫能社會(huì)”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(gè)全球領(lǐng)先產(chǎn)業(yè)的基石。
澳大利亞
隨著高電價(jià)的作用和大部分州的光伏FiT補(bǔ)貼模式進(jìn)入尾聲，同時(shí)為了推動(dòng)光儲(chǔ)市場(chǎng)的發(fā)展，出臺(tái)了一系列居民和商業(yè)用戶儲(chǔ)能安裝計(jì)劃，主要包括：澳大利亞綠黨“電池儲(chǔ)能安裝激勵(lì)計(jì)劃”，按澳大利亞州和阿德萊市儲(chǔ)能安裝激勵(lì)計(jì)劃等。
中國(guó)
《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》：2017年10月11日發(fā)布，作為中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)第一個(gè)指導(dǎo)性政策，支出我國(guó)現(xiàn)階段儲(chǔ)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(guó)儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)。
《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》：2016年6月發(fā)布，從明確儲(chǔ)能身份、納入示范性項(xiàng)目管理、確定應(yīng)用價(jià)值三個(gè)方面支持電儲(chǔ)能在“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)的發(fā)展，鼓勵(lì)發(fā)電側(cè)和用戶側(cè)儲(chǔ)能參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)，鼓勵(lì)發(fā)電、售電、電儲(chǔ)能企業(yè)和用戶等投資建設(shè)電儲(chǔ)能設(shè)施。
美國(guó)是首先實(shí)行儲(chǔ)能激勵(lì)的國(guó)家，從最初強(qiáng)制大功率用戶通過電力市場(chǎng)采購(gòu)一定比例的儲(chǔ)能容量，到現(xiàn)在針對(duì)不同側(cè)的儲(chǔ)能激勵(lì)，使其儲(chǔ)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(guó)家現(xiàn)均出臺(tái)了相應(yīng)的儲(chǔ)能激勵(lì)政策，美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞分布式清潔能源滲透率高，對(duì)用戶側(cè)儲(chǔ)能的激勵(lì)措施較為完善。
用戶側(cè)儲(chǔ)能主要形式為電化學(xué)儲(chǔ)能，發(fā)展用戶側(cè)儲(chǔ)能，能提高分布式清潔能源發(fā)電的消納率，減少電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模集中儲(chǔ)能的依賴，在未來，用戶側(cè)分布式儲(chǔ)能必然會(huì)成為電力市場(chǎng)的重要組成部分。
三、影響電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能成為剛需的根本原因
近些年的對(duì)清潔能源電價(jià)補(bǔ)貼和相應(yīng)政策宣傳，使國(guó)內(nèi)分布式清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量大幅度增長(zhǎng)。
圖2 2014-2017年度全國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘勘壤?
（數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，作者整理）
2017年末全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量177703萬千瓦，比上年末增長(zhǎng)7.6%。其中并網(wǎng)風(fēng)電裝機(jī)容量16367萬千瓦，增長(zhǎng)10.5%，占比9.2%；并網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量13025萬千瓦，增長(zhǎng)68.7%，占比7.3%。
圖3 2017年全國(guó)總發(fā)電量結(jié)構(gòu)
（數(shù)據(jù)來源：國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，作者整理）
2017年，全國(guó)共計(jì)發(fā)電64951億千瓦時(shí)，其中風(fēng)力發(fā)電量2950億千瓦時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電量967億千瓦時(shí)，共占比為6.03%。
各國(guó)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(lì)電網(wǎng)多側(cè)儲(chǔ)能的發(fā)展。因此可以借鑒其他國(guó)家電力發(fā)展的進(jìn)程，來對(duì)我國(guó)的儲(chǔ)能發(fā)展進(jìn)行預(yù)判。
以德國(guó)的光儲(chǔ)市場(chǎng)為例。德國(guó)于2004年開始對(duì)光伏進(jìn)行補(bǔ)貼，以促進(jìn)光伏裝機(jī)容量的增長(zhǎng)，起初上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼為0.57歐元/千瓦時(shí)，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(jī)容量的增長(zhǎng)速率，政府降低對(duì)光伏發(fā)電的補(bǔ)貼，上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼降至0.12歐元/千瓦時(shí)，同年開始便實(shí)施了小型戶用光伏儲(chǔ)能投資補(bǔ)貼計(jì)劃，到2017年，德國(guó)光伏發(fā)電解決了間歇性出力的影響，已基本實(shí)現(xiàn)平價(jià)上網(wǎng)。
我國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展模式類似于德國(guó)，近年來也是通過補(bǔ)貼，鼓勵(lì)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(duì)自建光伏發(fā)電的用戶進(jìn)行補(bǔ)貼。補(bǔ)貼主要包括供電企業(yè)收購(gòu)價(jià)和國(guó)家補(bǔ)貼兩部分。在2018年1月前，供電企業(yè)收購(gòu)價(jià)為0.4022元/千瓦時(shí)，國(guó)家補(bǔ)貼部分為0.376元/千萬時(shí)，在2018年5月后，國(guó)家補(bǔ)貼部分降低為0.279元/千瓦時(shí)，光伏補(bǔ)貼整體呈下降趨勢(shì)，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(shí)間。目前我國(guó)還未出臺(tái)類似德澳兩國(guó)的光儲(chǔ)激勵(lì)政策，但是仍可預(yù)見到，未來用戶側(cè)儲(chǔ)能具有很大的市場(chǎng)。
（2）儲(chǔ)能電池成本是制約電化學(xué)儲(chǔ)能容量快速增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素
電化學(xué)儲(chǔ)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(chǔ)能電池的形式實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。
表1 儲(chǔ)能電池技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)現(xiàn)狀對(duì)比
（資料來源：《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》）
鉛蓄電池為目前發(fā)展最為成熟的儲(chǔ)能電池，具有成本低，技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也受到壽命短，不環(huán)保等缺點(diǎn)的制約。
液流電池壽命長(zhǎng)，可深度充放電，但功率密度低，體積大，其運(yùn)行時(shí)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(yùn)行安全問題也有待改進(jìn)。
鋰電池能量密度高，壽命長(zhǎng)，體積小，技術(shù)壁壘和適用條件相對(duì)液流電池和鈉硫電池要低，使其在近年新增儲(chǔ)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(diǎn)，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(yùn)的安全問題也有待考究。
目前，儲(chǔ)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(chǎng)合下，其成本也不同。根據(jù)Lazard的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知，儲(chǔ)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(shì)，在用戶側(cè)應(yīng)用的成本偏高。
圖4 美國(guó)儲(chǔ)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(guó)的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)容量保持每年10%以上的增幅逐年遞增。根據(jù)CNESA統(tǒng)計(jì)，2017年我國(guó)新增的電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)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(jī)容量的77%。
圖5 2017年我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能新增容量結(jié)構(gòu)
（數(shù)據(jù)來源：CNESA）
根據(jù)Lazard的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展的情況，可知目前鋰電池儲(chǔ)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(chǔ)能用途及價(jià)值實(shí)現(xiàn)
（1）峰谷電價(jià)套利
用戶側(cè)儲(chǔ)能多數(shù)以配合小功率光伏應(yīng)用的光儲(chǔ)形式存在，用戶增設(shè)儲(chǔ)能容量，實(shí)現(xiàn)價(jià)值的最直接方式是對(duì)峰谷電價(jià)的套利。用戶可以在負(fù)荷低谷時(shí)，以較便宜的谷電價(jià)對(duì)自有儲(chǔ)能電池進(jìn)行充電，在負(fù)荷高峰時(shí)，將部分或全部負(fù)荷轉(zhuǎn)由自有儲(chǔ)能電池供電。其所能獲取的利潤(rùn)可用峰電價(jià)減谷電價(jià)和儲(chǔ)能度電成本之和進(jìn)行估算。利潤(rùn)的大小取決于峰谷電價(jià)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(shí)候出力。加裝儲(chǔ)能電池，可以將光伏的發(fā)電量存儲(chǔ)起來，在適時(shí)的時(shí)候使用，消除了光伏發(fā)電與居民用電時(shí)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(yùn)行的穩(wěn)定性
我國(guó)這兩年居民自建光伏裝機(jī)容量增長(zhǎng)迅猛，不帶儲(chǔ)能的光伏發(fā)電滲透率增大，必然會(huì)影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。若光伏發(fā)電出力過大，必然會(huì)在電網(wǎng)局部形成潮流倒送的現(xiàn)象，這會(huì)增大電網(wǎng)調(diào)度的難度，影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全。用戶側(cè)加裝儲(chǔ)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(duì)潮流進(jìn)行控制，保證電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
五、用戶側(cè)儲(chǔ)能普及需要解決的問題
電力系統(tǒng)以電壓等級(jí)劃分，其潮流應(yīng)盡可能在同一電壓等級(jí)內(nèi)流動(dòng)，不同電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)均需發(fā)展儲(chǔ)能，不能僅重視高壓電力系統(tǒng)的集中式大儲(chǔ)能站建設(shè)，還需重視用戶側(cè)儲(chǔ)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(chǔ)能的成本相對(duì)較高，激勵(lì)用戶側(cè)儲(chǔ)能發(fā)展需要一定的政策性支持和補(bǔ)貼。在清潔能源發(fā)電容量擴(kuò)大到一定階段時(shí)，必須重視儲(chǔ)能容量的同步增長(zhǎng)。
（2）管理性問題
用戶側(cè)儲(chǔ)能容量的增大，將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度帶來新的變革和挑戰(zhàn)。用戶側(cè)儲(chǔ)能為分布式儲(chǔ)能，充分調(diào)配用戶側(cè)儲(chǔ)能，能大大減少對(duì)大型儲(chǔ)能站的建設(shè)數(shù)量，在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。
（3）技術(shù)性問題
儲(chǔ)能電池有其響應(yīng)速度快，便于模塊化生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也具有一個(gè)缺點(diǎn)，其充放電次數(shù)決定了儲(chǔ)能電池是一個(gè)消耗品。提高儲(chǔ)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(chǔ)能電池回收再利用技術(shù)三個(gè)方面著手。
