一邊是去年起儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向鼓舞士氣,一邊是儲(chǔ)能可嵌入電力系統(tǒng)電源、電網(wǎng)、負(fù)荷側(cè)全環(huán)節(jié)并為之增益,再一邊是技術(shù)成本迅速下降。
然而,從全球到國內(nèi),儲(chǔ)能市場上傳統(tǒng)的抽水蓄能長期一枝獨(dú)大,新型儲(chǔ)能裝機(jī)的份額不過4%,商業(yè)化使用程度普遍較低。將來一段時(shí)間,蓄勢已久的新型儲(chǔ)能商業(yè)使用能否遍地花開,快速由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過渡,值得關(guān)注。
一、新型儲(chǔ)能體量尚小
目前,儲(chǔ)能技術(shù)緊要分為機(jī)械儲(chǔ)能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)、電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容等)、電化學(xué)儲(chǔ)能(如鋰離子電池、鈉硫電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、鋅溴電池、全釩液流電池等)等三大類,還有儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷、儲(chǔ)氫等。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截至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175.4吉瓦,年上升率3.9%,國內(nèi)為28.9吉瓦,年上升率18.9%。其中,累計(jì)裝機(jī)中抽水蓄能裝機(jī)占比最大,全球和國內(nèi)分別約為96%、99%;全球電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為2926.6兆瓦,國內(nèi)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為389.8兆瓦,年上升率均為45%。顯然,電化學(xué)儲(chǔ)能是新型儲(chǔ)能中的佼佼者,并上升快速。
不同儲(chǔ)能技術(shù),在壽命、成本、效率、規(guī)模、安全等方面優(yōu)劣不同。總體上,機(jī)械儲(chǔ)能規(guī)模比較大,壽命長;電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展快,規(guī)模相對(duì)小,應(yīng)和時(shí)間非???,使用全面廣泛,安全性略遜。
在不同國家,不同技術(shù)發(fā)展程度有差異。美國的飛輪儲(chǔ)能總體上處于領(lǐng)先地位;在鈉硫電池上,日本絕對(duì)領(lǐng)先;我國在液流電池方面發(fā)展非常快,處于領(lǐng)先地位;在不使用燃料、不使用儲(chǔ)氣洞穴的新型壓縮空氣儲(chǔ)能上,我國基本與國際同步。
目前,我國電化學(xué)儲(chǔ)能(文中的新型儲(chǔ)能一般指電化學(xué)儲(chǔ)能)已形成一定規(guī)模的示范或商業(yè)化使用。其中,鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)占比最大,為58%,占比較大的還有蓄電池和液流電池;10兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能完成示范;我國投運(yùn)的第一座熔鹽儲(chǔ)能光熱電站中控德令哈10MW塔式熔鹽儲(chǔ)能光熱電站于2006年八月二十一日實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷并網(wǎng)發(fā)電,這是全世界第三座熔鹽儲(chǔ)能塔式光熱電站。
2018年,我國積極推進(jìn)已開工儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)。年內(nèi)計(jì)劃建成大連100MW/400MWh液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站、遼寧綏中電廠24MW/12MWh火電機(jī)組聯(lián)合調(diào)頻儲(chǔ)能、大連30MW/120MWh網(wǎng)源友好型風(fēng)電場儲(chǔ)能、江蘇金壇壓縮空氣儲(chǔ)能等項(xiàng)目。研究推進(jìn)100MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站和100MW鋰離子電池儲(chǔ)能電站等項(xiàng)目前期工作。由此亦可看出我國重點(diǎn)推進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)類型。
二、逐漸成形的商業(yè)模式及使用場景
儲(chǔ)能具有源荷雙重屬性,在電力范疇基本使用在可再生能源并網(wǎng)(專指儲(chǔ)能在聚集式風(fēng)電場和光伏電站中的使用)、輔助服務(wù)、電力輸配、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)等范疇。在不同國家,儲(chǔ)能的主流使用不盡相同。在國內(nèi)踐行中,新型儲(chǔ)能的緊要盈利模式單一,正借鑒西方國家相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)探索多種商業(yè)化使用模式,進(jìn)展快慢不一。
1、峰谷電價(jià)差套利
通過峰谷電價(jià)差,幫助用戶降低容量電費(fèi)和電量電費(fèi),這是目前我國儲(chǔ)能最緊要的盈利模式。電力大用戶每月固定地向電網(wǎng)公司交納容量電費(fèi),儲(chǔ)能系統(tǒng)可為用戶節(jié)約此項(xiàng)支出。降低電量電費(fèi)是指,谷值電價(jià)時(shí)向儲(chǔ)能系統(tǒng)充電,峰值電價(jià)時(shí)用儲(chǔ)能系統(tǒng)存的電,節(jié)省用戶同等用電量的電費(fèi)。各地區(qū)的峰谷電價(jià)差不同,以0.75~0.8元/千瓦時(shí)的峰谷價(jià)差計(jì)算,假定利用峰谷電價(jià)套利是唯一的盈利點(diǎn),每天兩次充放,儲(chǔ)能電站項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期在7~9年左右。
2、配套可再生能源項(xiàng)目建設(shè)聚集式儲(chǔ)能電站
可再生能源發(fā)電具有間歇性、波動(dòng)性等特點(diǎn),儲(chǔ)能可以跟蹤計(jì)劃出力、平滑輸出和參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù),促使可再生能源消納。此使用場景對(duì)儲(chǔ)能的成本、壽命、規(guī)模、安全性的要求都很高。陜西定邊10兆瓦鋰離子電池儲(chǔ)能項(xiàng)目即是通過聯(lián)合當(dāng)?shù)?50萬千瓦光伏電站運(yùn)行,吸納未并網(wǎng)電力,按照光伏上網(wǎng)電價(jià)上網(wǎng),削峰填谷,促使就地消納。
3、參與電力輔助服務(wù)收費(fèi)
電力輔助服務(wù)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)服務(wù)等,可維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,保證電能質(zhì)量。從全球來看,調(diào)頻是儲(chǔ)能的緊要使用。依據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)統(tǒng)計(jì),2016年、2017年,兆瓦級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)中,調(diào)頻使用占比分為41%、50%。某國內(nèi)公司在英國參與的儲(chǔ)能項(xiàng)目中,盈利構(gòu)成為調(diào)頻收入70%、調(diào)峰收入20%、容量費(fèi)收入10%。
在國內(nèi),該盈利模式要隨著電力輔助市場建設(shè)而形成。目前,南方電網(wǎng)區(qū)域已制定了輔助服務(wù)補(bǔ)償表,對(duì)并網(wǎng)發(fā)電機(jī)組供應(yīng)的AGC服務(wù)執(zhí)行補(bǔ)償;儲(chǔ)能電站依據(jù)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)指令進(jìn)入充電狀態(tài)的,按其供應(yīng)充電調(diào)峰服務(wù)統(tǒng)計(jì),對(duì)充電電量進(jìn)行補(bǔ)償,詳盡補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.05萬元/兆瓦時(shí)。
4、分布式儲(chǔ)能使用
配合分布式能源建設(shè),作為售電主體緊要以賣電獲益。今年三月印發(fā)的《有關(guān)提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指揮意見》,鼓勵(lì)分布式儲(chǔ)能使用。
5、參與電力需求側(cè)應(yīng)和
筆直接入電網(wǎng),峰谷雙向調(diào)控,新增電網(wǎng)安全性穩(wěn)定性。這種使用中的儲(chǔ)能電站并網(wǎng)條件較嚴(yán)。2018年一月,江蘇無錫新加坡工業(yè)園園區(qū)20MW儲(chǔ)能電站經(jīng)國家電網(wǎng)公司批準(zhǔn),全容量并網(wǎng)運(yùn)行。今年春節(jié)期間,該儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)需求側(cè)應(yīng)和,在用電低谷期填入約9萬千瓦負(fù)荷,累計(jì)消納電量57.6萬千瓦時(shí)。此為全國大規(guī)模儲(chǔ)能電站首次參與電網(wǎng)需求側(cè)應(yīng)和并收費(fèi)。
三、新型儲(chǔ)能商業(yè)化使用的機(jī)遇
1、政策與市場機(jī)制不斷完善
2017年被認(rèn)為我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策公布的元年。去年以來,國家和部分地方密集出臺(tái)一系列政策文件,給予儲(chǔ)能市場主體地位,構(gòu)建充足反映儲(chǔ)能價(jià)值的市場體制機(jī)制,將加快儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
其中,去年九月二十二日,國家發(fā)展改革委、國家能源局等五部門印發(fā)《有關(guān)促使儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指揮意見》。作為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)第一個(gè)指揮性政府文件,其提出了將來10年我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。國家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人日前就此表示,指揮意見的用途緊要是四個(gè)明確,即明確鼓勵(lì)支持儲(chǔ)能發(fā)展的政策導(dǎo)向、儲(chǔ)能的主體身份、儲(chǔ)能的投資管理機(jī)制、儲(chǔ)能示范的任務(wù)。
之后,南方能源監(jiān)管局、山西能源監(jiān)管辦等就電化學(xué)儲(chǔ)能參與電力市場輔助服務(wù)制定執(zhí)行細(xì)則,明晰了儲(chǔ)能輔助服務(wù)補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。2017年底,南方區(qū)域調(diào)頻輔助服務(wù)市場已正式啟動(dòng)模擬運(yùn)行。2018年會(huì)有更多的省份陸續(xù)出臺(tái)相關(guān)儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)的政策。2018年底前,我國8個(gè)地區(qū)第一批電力現(xiàn)貨試點(diǎn)試運(yùn)行,在實(shí)時(shí)的現(xiàn)貨市場,儲(chǔ)能電價(jià)更加靈活,利于提升收益率。隨著售電側(cè)放開和市場化交易放寬,儲(chǔ)能有條件與分布式發(fā)電結(jié)合,形成售電主體。
2、技術(shù)成本有望快速下降
綜合業(yè)內(nèi)人士的多種計(jì)算,近幾年,電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)成本每年下降8%~20%。當(dāng)前,電池、人工組裝成本累計(jì)下來,部分儲(chǔ)能項(xiàng)目的成本已下降到每千瓦時(shí)2000元以下,甚至到1400元左右;100兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能示范項(xiàng)目2021年投運(yùn)后,項(xiàng)目成本有望降到5000元/千瓦,相當(dāng)于每千瓦時(shí)1200元。隨著新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及示范項(xiàng)目推廣,成本下降趨勢有望延續(xù)。
按照我國《有關(guān)提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指揮意見》,要加快新型儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新,提高新型儲(chǔ)能系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。依據(jù)《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(20162030年)》,到2020年示范推廣10MW/100MWh超臨界壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、1MW/1000MJ飛輪儲(chǔ)能陣列機(jī)組、100MW級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、10MW級(jí)鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和100MW級(jí)鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)等一批趨于成熟的儲(chǔ)能技術(shù)。
3、市場需求廣闊
儲(chǔ)能可加強(qiáng)電力系統(tǒng)靈活性、適應(yīng)性。隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,大規(guī)模聚集式可再生能源、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)發(fā)電、調(diào)頻輔助服務(wù)等對(duì)儲(chǔ)能均需求巨大。
同時(shí),隨著電動(dòng)汽車的使用普及和動(dòng)力鋰離子電池的大規(guī)模退役,退役電池儲(chǔ)能市場的興起會(huì)加速。目前新電池成本比較高,這是限制儲(chǔ)能大規(guī)模推廣使用的緊要原由;而梯次利用能降低儲(chǔ)能的工程造價(jià),還比較環(huán)保,有良好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值。
此外,隨著新一輪電力體制改革的深入推進(jìn),電力輔助服務(wù)市場、電力現(xiàn)貨市場逐步發(fā)揮用途,電力市場化交易范圍張大,儲(chǔ)能項(xiàng)目價(jià)值得到充足反映,其盈利性新增,將進(jìn)一步新增社會(huì)資本的投資積極性,形成良好循環(huán)。
四、新型儲(chǔ)能商業(yè)化使用面對(duì)的挑戰(zhàn)
長期以來,全球范圍內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后,自然有其原由。經(jīng)過多年發(fā)展,有些制約用途力變小,甚至消除,有些制約依然存在,新的挑戰(zhàn)也在出現(xiàn)。總體上,我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)由研發(fā)示范階段向商業(yè)化初期過渡的道路上面對(duì)多種不確定性和挑戰(zhàn)。
1、技術(shù)性能上存在不同程度的局限性
盡管儲(chǔ)能成本快速下降,即使商業(yè)化使用較好的電化學(xué)儲(chǔ)能,十三五期間的示范項(xiàng)目規(guī)模也不過100兆瓦級(jí),鋰離子、鉛蓄、鈉硫等不同電池技術(shù)在壽命、成本、能量密度和安全等指標(biāo)上難以同步提升,存在不同的短板,已發(fā)生的多起電動(dòng)汽車電池起火事故凸顯了電化學(xué)儲(chǔ)能的安全性問題。
2、間接效益較難補(bǔ)償
如同抽水蓄能,新型儲(chǔ)能對(duì)電力系統(tǒng)的電量貢獻(xiàn)容易跟蹤量化,而其對(duì)電能質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行效益的提升是間接的,相應(yīng)價(jià)值難以筆直量化,難以反映到電價(jià)中。同時(shí),電力現(xiàn)貨市場、電力輔助服務(wù)市場的建立和完善尚需時(shí)日,能否有效發(fā)揮預(yù)期用途,也還要經(jīng)踐行檢驗(yàn)。
3、盈利模式存在不確定性
在我國,居民執(zhí)行階梯電價(jià),各地方工商業(yè)峰谷電價(jià)差存在不確定性,影響儲(chǔ)能峰谷價(jià)差套利模式的盈利預(yù)期。再者,當(dāng)儲(chǔ)能參與輔助服務(wù)市場接受AGC調(diào)度令后,要應(yīng)和進(jìn)行充放電,這樣一來就無法利用原來的峰谷差價(jià)套利方式來獲得儲(chǔ)能電站的收益,新增了輔助服務(wù)的收益是不是比峰谷差價(jià)套利的收益多有待比較。此外,參與輔助服務(wù)的儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模等資質(zhì)要求有待明確。
4、產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在融資壓力
高額的可再生能源補(bǔ)貼已讓國家財(cái)政捉襟見肘,短時(shí)間內(nèi)難以拿出財(cái)政資金補(bǔ)貼儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè),《有關(guān)促使我國儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指揮意見》沒有涉及補(bǔ)貼問題。另外,儲(chǔ)能公司目前在貸款、稅收政策上未享受特別傾斜和優(yōu)惠,儲(chǔ)能融資難的行業(yè)呼聲頗高。
原標(biāo)題:新型儲(chǔ)能電池商業(yè)化使用形勢探索