2018年以來,我國電化學儲能市場出現爆發式增長,其中電網側儲能新增裝機比重首次超過用戶側,占比達到42.85%。但進入2019年,儲能產業罕見下降,一季度,國內新增投運電化學儲能項目的裝機規模僅為50.5兆瓦,同比減少13.7%,環比也是下降84.2%。
我國電力儲能的市場潛力如何?儲能商業化之路還要走多遠?華能清潔能源技術研究開發院儲能研究所所長劉明義認為,目前,我國電力行業儲能正顯示出平穩發展形勢,突破安全和技術的關口后,儲能的商業化應用市場潛力很大。
儲能成電力行業“新寵”
儲能是智能電網、可再生能源高占比能源系統、能源互聯網的重要組合而成部分和關鍵支撐技術。隨著各國政府對儲能產業的有關支持政策陸續出臺,儲能市場投資規模持續強化,產業鏈布局持續完善,商業模式日趨多元,應用環境加速延伸。
電能具備發輸供用實時平衡的特點,儲能技術的發生,改變了電力工業即發即用的傳統模式。目前,儲能技術在電力系統細分領域的運用,主要包括可再生能源接入儲能、電網調峰、調頻儲能、配電側分布式儲能和用戶側分布式微網儲能。
近年來,我國儲能市場規模保持爆發式增長。數據顯示,2011~2018年,儲能年均增長率大概在50%。從裝機規模看,截止2018年底,中國已投運儲能項目累計裝機規模31.3吉瓦,占世界市場總規模的17.3%。其中,抽水蓄能的累計裝機規模zui大,為29.99吉瓦;電化學儲能的累計裝機規模位列第二;從地域分布看,抽水蓄能主要分布在華東地區、南方電網經營區內各省份和華北地區,電化學儲能則主要集中于新能源富集地區和負荷中心地區;從應用環境看,抽水蓄能主要在電網側承擔調頻、事故備用、黑起動等任務,電化學儲能則在電源側、電網側和用戶側都有應用。
劉明義在接受記者采訪時指出,物理儲能的優勢取決于全生命周期低成本、安全性高,同時可以做大規模。他認為,抽水蓄能仍然是目前zui成熟、zui經濟的儲能技術,短期內,在儲能應用中仍將占據主導位置。而相比較物理儲能,電化學儲能效率大幅提高、配置靈活、響應更迅速,目前,各種應用環境正持續被開發出來。
近年來,隨著可再生能源裝機規模高速增長,棄水、棄風、棄光等問題日益突出,而儲能是解決這些問題zui具備前景的技術。“對電力行業來說,儲能并不是剛需,如何發揮儲能優勢,使它成為必需品,可再生能源是一個重要的點。在以清潔化、低碳化為整體目標的能源轉型發展之路上,我國需要發展風電、光伏發電等新能源。儲能在提高電網靈活性、安全性、穩定性,提高可再生能源消化水平方面具備特殊優勢,新能源發電市場的迅速發展為儲能帶來了很大的發展機會。”劉明義表示。
儲能技術產業化發展有利于推動非化石能源大規模的運用,更有利于推動我國在世界新一輪能源技術革命和產業變革中搶先占據先機及國際影響力。讓能源轉型和應對氣候變化的藍圖成為現實,務必加速儲能技術與產業的發展。
越是市場過熱之時,越需要冷靜思考。儲能產業背后的商業模式、市場機制、安全標準等是否充足健全、能否支撐儲能產業持續健康發展,促成儲能產業真正商業化發展的條件是否具備等都是目前需要透過項目建設熱潮進行深思的問題。
目前,儲能已經逐步從電力行業的“新生兒”成長為“新寵”,通過近兩年整體發展的現狀來看,電化學儲能累計裝機規模仍維持增長,只是發展速度略有調整。劉明義認為,一個新興市場出現這種現象非常正常,市場過熱發展反而不利于企業靜下心來認真思考,直線爆發式增長并不是好事。
“儲能+可再生能源”組合模式是zui大亮點
近年來,隨著光伏、風電成本的下降,可再生能源的商業化應用逐步成為可能。而可再生能源發電的瞬間性和不穩定性及其消化問題嚴重拖慢了行業發展的步伐。隨著能源結構的調整,可再生能源占比持續提高,而儲能的優勢決定了其與可再生能源發展密切有關。劉明義表示,儲能與可再生能源的組合是我國乃至世界儲能技術應用的必然發展趨勢。
事實上,國內近年已經出現了可再生能源與儲能組合的成功實踐。記者了解到,今年7月,青海全省實現連續15天全部清潔能源供電,打破全清潔能源連續供電時長世界紀錄。全清潔能源供電的背后,除了青海省優良的風光資源條件外,少不了儲能技術的強力支持。據了解,本次參與青海“綠電15日”的儲能電廠為魯能海西100兆瓦共享儲能電廠,15天內累計放電50.12萬千瓦時,有效發揮了調頻調峰、平衡輸出、緩和調整等作用。目前,除了青海,山西、江蘇、浙江等地區均已開展儲能應用示范等工作,推動儲能與光伏、風電等可再生能源組合的發展。
據劉明義簡介,華能集團青海格爾木時代新能源光伏儲能電廠項目,是中國首座規模zui大的商業化光儲電廠,主要包括光伏電廠1座,儲能電廠1座。其中光伏電廠容量為50兆瓦,全部采用310瓦多晶組件,設立50個常規集中式1兆瓦子方陣,以5回35千伏電纜電路接入站內35千伏母線,經35千伏線路送到光伏園區110千伏集中站,經升壓后并入電網。
該電廠實現了以儲能技術平滑和調控調整電源、保障新能源發電高比重接入電力系統的成功應用示范,電廠的儲能系統與光伏系統的組合,可高效彌補和抑制光伏發電的隨機性、間歇性和不穩定性,對改善光伏發電品質,協助電網調峰,平滑輸出電能,提高電網穩定性等具備重要的效果。“電廠通過兩年多的運轉,充分驗證了大規模儲能和新能源聯合運轉的良好效果,‘儲能+可再生能源’模式正在持續發揮效應。”劉明義說。
根據國家能源局公布的數據顯示,2018年,新疆、甘肅和內蒙古三省區棄風棄光電量超過300億千瓦時,占全國總棄風棄光電量90%以上。在破解這一困局的過程中,儲能的效果持續突顯,成為能源市場的“剛需”。西部地區因其特殊的地理位置與環境因素,清潔能源存在消化難、外送難、調控難等問題,儲能是清潔能源得以充分開發利用的zui佳技術支撐和有效的解決途徑,且西部可再生能源對儲能技術應用的推動,必然將成為中國儲能行業迅速發展的重要支撐。
華能集團布局的“兩線”、“兩化”戰略,在西部地區建設大型電網友好型清潔能源基地,積極研究開發大規模儲能技術,在大規模的能源基地備有一定比重的儲能系統,可以有效起到平滑輸出、基地調峰、提高大型能源基地電能質量的效果。
安全是目前產業亟待解決的難題
2018年7月,韓國全羅南道靈巖風電場儲能電廠的火災事故,引起了世界對于儲能系統安全問題的關注。火災爆炸是儲能系統zui大的安全風險,另外,來自于電氣系統的高電壓和來自于電池系統的有害化學物質等還將對人體造成傷害。
如同21世紀初期的光伏產業,目前的電池儲能行業亦是一個體量不大但飛速增長的市場。據不完全統計,2018年,中國的電化學儲能新增裝機超過600兆瓦。而截止2017年底,中國電化學儲能累計裝機才390兆瓦,2018年裝機量已經超越了過去幾年的總和。
過去兩年,儲能市場逐步回暖,各路資本陸續進入,參次不齊。進入一個全新的行業,不少企業亦是“摸著石頭過河”,需要和用戶一起開挖市場,找到新一代的運用環境,逐步摸索出儲能的商業發展模式。在市場不成熟的前提下,從業主、投資商到設備商,更在意的是價格和成本,對產品的風險控制和安全并沒有充足的認識。
同時,在目前多種技術路線并存的情況下,安全性成為儲能行業發展所需要面對的一大難題。比如,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。同時,儲能系統是一個復雜的體系,不同的技術路線所發生安全問題的原因差別較大。
劉明義認為,儲能行業的發展,安全性仍是很重要的因素。目前,儲能的多重價值已初步顯現,具備廣闊的市場潛力,但在安全性方面依然面臨很多挑戰,未來還需在技術上打好基礎。
同時,在行業處于大規模應用的初期,儲能電池技術指標模糊、設計規劃簡約、儲能火災消防還欠缺研究和技術支撐,電化學儲能電廠的性能及安全還存在很多關鍵問題亟待解決。業內急需建立健全儲能技術規范和檢測認證體系為電廠質量“保駕護航”。
劉明義告訴記者,標準滯后已成為行業面臨的現實問題。儲能行業的國標數量還過少,很多工作的開展依然沒有規范可循,也沒有相應的安全制度與監管。
在歷通過初創期的突飛猛進之后,儲能已經蓄積了一定的市場規模,行業已經到達了一個新的平臺期,市場發展初期積累的一些問題也開始逐步顯現。起火事件無疑給整個產業敲響了警鐘,安全成為行業務必著手解決的問題。
科技創新是行業發展突破點
2019年7月1日,國家能源局、國家發改委、科技部、工信部四部門聯合印發《貫徹落實〈關于加快儲能技術與行業發展的指導意見〉2019~2020年行動計劃》。行動計劃提出,要強化先進儲能技術研究開發,集中攻克瓶頸技術難題,使我國儲能技術在未來5~10年甚至更長時期內處于國際領先水平。
劉明義指出,儲能行業能否持續穩定健康發展,zui根本的是科技創新。要集中攻關一批關鍵關鍵技術,比如調速抽水蓄能技術、大規模新一代壓縮空氣儲能技術、化學儲電的各種新一代材料制備技術、相變儲熱材料與高溫儲熱技術、儲能系統集成技術等。
目前,電化學儲能技術依靠其高效、靈活性、響應速度快等特點,在電力儲能市場逐步占有越來越重要的位置。據了解,目前的電化學儲能主要包括電池和電化學電容器的裝置實現儲能,經常使用的電池有鉛酸電池、鉛炭電池、鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池等。
電池儲能作為電能存儲的重要方法,具備功率和能量可根據不同使用需求靈活配置,響應速度快,不會受到地理資源等外部條件的限制,適合大規模應用和大量化生產等明顯優勢,導致電池儲能在配合集中/分布式新能源并網,電網運轉輔助等方面具備不可取代的位置。近年來,各種新一代的蓄電池被陸續成功開發,并在電力系統中獲得應用。
記者在采訪中得悉,國家風光儲輸示范工程是以“電網友好型”新能源發電為目標,是目前世界上規模zui大,且集風電、光伏發電、儲能及輸電工程四位一體的可再生能源綜合示范工程。其中,一期建設工程風電98.5兆瓦、光伏發電40兆瓦和儲能裝置20兆瓦,并配套建設220千伏智能變電廠一座。通過大規模儲能電廠監控系統實現了對多種儲能設備的協調控制和能量管理,具備抑制可再生電源出力調整、輔助可再生電源按計劃曲線出力及調峰填谷等各項功能。
“目前除抽水蓄能之外,我國儲能技術基礎薄弱,電池研究開發制造技術等關鍵節點與國際先進水平存在差距,部分技術還停留在實驗室階段,走向商業化應用還不足成熟。重中之重,是要統一電池行業和電力行業的認識。”劉明義表示,技術的持續進步也使儲能規模化商用成為可能。動力電池制造業研究開發水平的提高及產能的擴大使儲能產業從中受益。同時,各方研究機構正專注于海水蓄能、新一代液流電池、有機鈉離子電池等新一代儲能技術的研究開發,以滿足不同使用環境的需求。
市場選擇才是長期之道
2018年以來,我國儲能項目推動加速,zui近行業對儲能市場發展偏向樂觀,主要包括兩個方面的原因:一是對儲能行業發展有利的政策持續出臺。包括2017年10月《加快儲能技術與行業發展的指導意見》,尤其是2018年7月2日,國家發改委發布的《關于創新和完善加快綠色發展價格機制的意見》明確指出,要利用峰谷電價格差距、輔助服務補償等市場化機制,加快儲能發展。利用現代信息、車聯網等技術,鼓勵電動汽車提供儲能服務,并通過峰谷價格差距獲得收益。完善居民階梯電價制度,推行居民峰谷電價。二是電動汽車行業發展帶來的效應。我國目前對儲能項目沒有補貼政策,而電動汽車的補貼政策提振了電動汽車動力電池產能短期內高速增長,儲能電池成本迅速下降。尤其是2018年以來,一些電池生產商在激烈市場競爭中為保持產能使用率,降價電池銷售價格,因而為儲可提供成本低廉的電池供應。
記者了解到,不同于風電、光伏發展初期國家的補貼政策支持,國家對于儲能產業似乎并不打算進行直接的補貼,而是交由市場去決定。在《關于加快儲能技術與行業發展指導意見》中,提出“十三五”期間要使儲能產業達到商業化初期。
劉明義告訴記者,儲能行業想要健康可持續發展,zui好脫離政府的政策補貼,交由市場自由競爭和選擇。
事實上,在目前的階段,儲能的項目已然很多,但是重要的商業模式集中于發電側、用戶側及其輔助服務市場。盡管我國還處于電力市場的初級階段,輔助服務補償的價格機制仍不明朗,但在輔助服務提供者、提供方法、調整和評價指標、結算方法等方面已基本產生有章可循的交易機制,所以部分地區的電力輔助服務市場已逐步打開。
儲能商業化之路還要走多遠?
“培育商業模式”已成為儲能行業的關鍵詞。而儲能產業真正實現商業化可持續發展,完善的產業政策、完善的市場機制、齊全的安全標準等條件缺一不可。尤其是電力市場環境的產生,對儲能商業化發展很重要。劉明義認為,盡管儲能發展勢頭積極向好,但多數儲能項目仍處于示范階段,尚無法達到商業化應用水平。
“目前,我國儲能商業化應用面臨成本略高、技術路線不足成熟、項目投資回報周期長、商業模式不清晰、系統安全性尚待提高、缺少價格激勵政策等挑戰。也面臨很多不穩定、不確定的因素,需要應對很多可以預料和難以預料的風險挑戰。”劉明義表示。
值得關注的是,成本高且不具備盈利性,是儲能產業化的zui大“攔路虎”。比較大一部分儲能項目依然存在建設成本高、盈利水平不足的問題,也缺少可預期的收益以招攬資本跟進。
那么,在目前的行業發展背景下,如何更好地體現儲能在能源服務中的價值?在劉明義看來,目前,我國尚無產生儲能技術與產業化的政策體系和價格機制,而且儲能參與電力市場的機制也不健全,市場化交易機制和價格產生機制的建立還需一定時間。
同時,他指出,積極參與示范項目、推動儲能科技創新,是儲能企業的主要著力點。產業各方要秉承市場開放的思路,創造多元主體參與市場的新格局,以先進的市場化理念推動儲能行業發展和技術應用。一是持續解決儲能參與市場的身份問題,推動獨立儲能和用戶側儲能參與電力市場,在調度和交易規則方面予以適當明確;二是創造性地實施儲能參與現貨市場交易,創新驗證儲能商業模式;三是豐富市場主體參與電力系統服務的工作機制,改善儲能參與系統服務的補償機制,實現各領域儲能價值的多重體現。
行業發展還需政策支持,如何開挖更多的儲能應用價值,提高儲能項目經濟效益,是儲能產業目前發展需要關注的重點。記者了解到,目前,東北、福建、甘肅、新疆、山西、南方地區等省份和地區都出臺輔助服務市場有關文件,鼓勵發電企業、售電企業、電力用戶、獨立輔助服務供應商等投資建設電儲能設施參與調峰調頻輔助服務。所以,需要建立和完善儲能服務發展直接關聯制度條件,包括清晰的發展目標、持續的可再生能源激勵計劃、構建儲能標準體系、儲能采購激勵措施等。
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