新型儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用形勢(shì)探析

政策、市場(chǎng)、技術(shù)的合力，似乎在推動(dòng)大規(guī)模新型儲(chǔ)能(相對(duì)于傳統(tǒng)抽水蓄能而言)走上“風(fēng)口”。

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(guó)內(nèi)，儲(chǔ)能市場(chǎng)上傳統(tǒng)的抽水蓄能長(zhǎng)期一枝獨(dú)大，新型儲(chǔ)能裝機(jī)的份額不過(guò)4%，商業(yè)化應(yīng)用程度普遍較低。未來(lái)一段時(shí)間，蓄勢(shì)已久的新型儲(chǔ)能商業(yè)應(yīng)用能否“遍地花開(kāi)”，快速由研發(fā)示范向商業(yè)化初期過(guò)渡，值得關(guān)注。

一、新型儲(chǔ)能體量尚小

目前，儲(chǔ)能技術(shù)主要分為機(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、鉛酸蓄電池、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)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟統(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，年增長(zhǎng)率3.9%，國(guó)內(nèi)為28.9吉瓦，年增長(zhǎng)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(guó)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(guó)內(nèi)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為389.8兆瓦，年增長(zhǎng)率均為45%。顯然，電化學(xué)儲(chǔ)能是新型儲(chǔ)能中的“佼佼者”，并增長(zhǎng)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(zhǎng);電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展快，規(guī)模相對(duì)小，響應(yīng)時(shí)間非?？?，應(yīng)用全面廣泛，安全性略遜。

在不同國(guó)家，不同技術(shù)發(fā)展程度有差異。美國(guó)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(guó)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(guó)基本與國(guó)際同步。

目前，我國(guó)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)化應(yīng)用。其中，鋰離子電池的累計(jì)裝機(jī)占比最大，為58%，占比較大的還有鉛蓄電池和液流電池;10兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能完成示范;我國(guó)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8月21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(guó)積極推進(jìn)已開(kāi)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(chǎng)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(guó)重點(diǎn)推進(jìn)的儲(chǔ)能技術(shù)類型。

二、逐漸成形的商業(yè)模式及應(yīng)用場(chǎng)景

儲(chǔ)能具有“源”“荷”雙重屬性，在電力領(lǐng)域基本應(yīng)用在可再生能源并網(wǎng)(專指儲(chǔ)能在集中式風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站中的應(yīng)用)、輔助服務(wù)、電力輸配、分布式發(fā)電及微電網(wǎng)等領(lǐng)域。在不同國(guó)家，儲(chǔ)能的主流應(yīng)用不盡相同。在國(guó)內(nèi)實(shí)踐中，新型儲(chǔ)能的主要盈利模式單一，正借鑒西方國(guó)家經(jīng)驗(yàn)探索多種商業(yè)化應(yīng)用模式，進(jìn)展快慢不一。

1、峰谷電價(jià)差套利

通過(guò)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(guó)儲(chǔ)能最主要的盈利模式。電力大用戶每月固定地向電網(wǎng)企業(yè)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)集中式儲(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)，促進(jìn)可再生能源消納。此應(yīng)用場(chǎng)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10兆瓦鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目即是通過(guò)聯(lián)合當(dāng)?shù)?50萬(wàn)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，促進(jìn)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(wú)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(lái)看，調(diào)頻是儲(chǔ)能的主要應(yīng)用。根據(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)頻應(yīng)用占比分為41%、50%。某國(guó)內(nèi)企業(yè)在英國(guó)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(guó)內(nèi)，該盈利模式要隨著電力輔助市場(chǎng)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)組提供的AGC服務(wù)實(shí)施補(bǔ)償;儲(chǔ)能電站根據(jù)電力調(diào)度機(jī)構(gòu)指令進(jìn)入充電狀態(tài)的，按其提供充電調(diào)峰服務(wù)統(tǒng)計(jì)，對(duì)充電電量進(jìn)行補(bǔ)償，具體補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為0.05萬(wàn)元/兆瓦時(shí)。

4、分布式儲(chǔ)能應(yīng)用

配合分布式能源建設(shè)，作為售電主體主要以賣電獲益。今年3月印發(fā)的《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見(jiàn)》，“鼓勵(lì)分布式儲(chǔ)能應(yīng)用”。

5、參與電力需求側(cè)響應(yīng)

直接接入電網(wǎng)，峰谷雙向調(diào)控，增加電網(wǎng)安全性穩(wěn)定性。這種應(yīng)用中的儲(chǔ)能電站并網(wǎng)條件較嚴(yán)。2018年1月，江蘇無(wú)錫新加坡工業(yè)園園區(qū)20MW儲(chǔ)能電站經(jīng)國(guó)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)響應(yīng)，在用電低谷期“填入”約9萬(wàn)千瓦負(fù)荷，累計(jì)消納電量57.6萬(wàn)千瓦時(shí)。此為全國(guó)大規(guī)模儲(chǔ)能電站首次參與電網(wǎng)需求側(cè)響應(yīng)并收費(fèi)。

三、新型儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用的機(jī)遇

1、政策與市場(chǎng)機(jī)制不斷完善

2017年被認(rèn)為中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)政策發(fā)布的元年。去年以來(lái)，國(guó)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(chǎng)主體地位，構(gòu)建充分反映儲(chǔ)能價(jià)值的市場(chǎng)體制機(jī)制，將加快儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

其中，去年9月22日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局等五部門印發(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(jiàn)》。作為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)第一個(gè)指導(dǎo)性政府文件，其提出了未來(lái)10年中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。國(guó)家能源局科技司有關(guān)負(fù)責(zé)人日前就此表示，指導(dǎo)意見(jiàn)的作用主要是“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(chǎng)輔助服務(wù)制定實(shí)施細(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(chǎng)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(guó)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(chǎng)，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(kāi)和市場(chǎng)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(lái)，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(shì)有望延續(xù)。

按照我國(guó)《關(guān)于提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力的指導(dǎo)意見(jiàn)》，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。根據(jù)《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃(2016—2030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(chǎng)需求廣闊

儲(chǔ)能可增強(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)模集中式可再生能源、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)汽車的應(yīng)用普及和動(dòng)力電池的大規(guī)模退役，退役電池儲(chǔ)能市場(chǎng)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)模推廣應(yīng)用的重要原因;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(chǎng)、電力現(xiàn)貨市場(chǎng)逐步發(fā)揮作用，電力市場(chǎng)化交易范圍擴(kuò)大，儲(chǔ)能項(xiàng)目?jī)r(jià)值得到充分反映，其盈利性增加，將進(jìn)一步增加社會(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)化應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)

長(zhǎng)期以來(lái)，全球范圍內(nèi)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后，自然有其原因。經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，有些制約作用力變小，甚至消除，有些制約仍然存在，新的挑戰(zhàn)也在產(chǎn)生?？傮w上，我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)由研發(fā)示范階段向商業(yè)化初期過(guò)渡的道路上面臨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)化應(yīng)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(guò)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(wèn)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)值難以直接量化，難以反映到電價(jià)中。同時(shí)，電力現(xiàn)貨市場(chǎng)、電力輔助服務(wù)市場(chǎng)的建立和完善尚需時(shí)日，能否有效發(fā)揮預(yù)期作用，也還要經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)。

3、盈利模式存在不確定性

在我國(guó)，居民實(shí)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(chǎng)接受AGC調(diào)度令后，需要響應(yīng)進(jìn)行充放電，這樣一來(lái)就無(wú)法利用原來(lái)的峰谷差價(jià)套利方式來(lái)獲得儲(chǔ)能電站的收益，增加了輔助服務(wù)的收益是否比峰谷差價(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(guó)家財(cái)政捉襟見(jiàn)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)，《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(jiàn)》沒(méi)有涉及補(bǔ)貼問(wèn)題。另外，儲(chǔ)能企業(yè)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。