2023年以來,我國新型儲能裝機(jī)容量爆發(fā)增長,技術(shù)路線多元發(fā)展,正邁入大規(guī)模發(fā)展階段。當(dāng)前處于規(guī)模化發(fā)展初期階段,面臨著發(fā)展方向尚不明確、規(guī)劃運(yùn)行不夠科學(xué)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存隱憂、市場機(jī)制仍難盈利等問題和挑戰(zhàn),亟需錨定方向、統(tǒng)籌謀劃,從發(fā)展定位、規(guī)劃運(yùn)行、產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場機(jī)制等方面全方位推動我國新型儲能高質(zhì)量規(guī)模化發(fā)展。
??新型儲能是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和戰(zhàn)略目標(biāo)、建設(shè)新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術(shù),是搶占未來發(fā)展機(jī)遇、推動經(jīng)濟(jì)綠色轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。2023年以來,我國新型儲能裝機(jī)實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長,多元化發(fā)展成效顯著,從裝機(jī)規(guī)模、技術(shù)路線、政策創(chuàng)新和商業(yè)模式四個(gè)方面看,我國新型儲能受益于政策紅利,已實(shí)現(xiàn)短期快速發(fā)展,正邁入規(guī)模化發(fā)展階段,但也面臨發(fā)展定位尚不明確、規(guī)劃運(yùn)行不夠科學(xué)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存隱憂、市場機(jī)制仍難盈利四重挑戰(zhàn),亟需分階段錨定發(fā)展定位,差異化制定規(guī)劃運(yùn)行規(guī)范,跟蹤示范、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,創(chuàng)新機(jī)制、增量定制推動市場盈利,全方位推動我國新型儲能行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
??一、我國新型儲能規(guī)模化發(fā)展的現(xiàn)狀
??2022年,我國已成為全球新增投運(yùn)新型儲能項(xiàng)目最多的國家,占全球新增項(xiàng)目的36%,遠(yuǎn)高于歐洲(26%)和美國(24%)[1],2023年占比進(jìn)一步提升。鈉離子電池、液流電池、飛輪儲能、重力儲能、二氧化碳壓縮空氣儲能等各種技術(shù)路線的新技術(shù)均在我國落地驗(yàn)證。較為成熟的儲能用鋰電池,我國2023年出貨量(206000兆瓦時(shí))已占全球總出貨量的90%以上。同時(shí),初步建立了電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)等不同場景下的新型儲能應(yīng)用模式。綜上,我國新型儲能裝機(jī)規(guī)模領(lǐng)先、技術(shù)路線多樣、產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛、應(yīng)用場景全面,正邁向世界新型儲能領(lǐng)域的大國。
??(一)新型儲能規(guī)模化發(fā)展局面初顯
??2023年,我國新型儲能建設(shè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長,全國已建成投運(yùn)裝機(jī)31390兆瓦/66870兆瓦時(shí),較2022年增長超過260%,近十倍于“十三五”末裝機(jī)規(guī)模;規(guī)劃、在建、運(yùn)行的新型儲能項(xiàng)目達(dá)到2500個(gè),較2022年增長46%,其中,百兆瓦級項(xiàng)目數(shù)量增速明顯,投運(yùn)100多個(gè),規(guī)劃、建設(shè)550多個(gè),較2022年分別增長370%、41%[2]。國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)模最大的新型儲能電站(200兆瓦/800兆瓦時(shí))在新疆喀什投運(yùn),國家能源局新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目65%以上為百兆瓦級,大容量新型儲能項(xiàng)目成為常態(tài)。
??(一)新型儲能規(guī)模化發(fā)展局面初顯
??2023年,我國新型儲能建設(shè)規(guī)模實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長,全國已建成投運(yùn)裝機(jī)31390兆瓦/66870兆瓦時(shí),較2022年增長超過260%,近十倍于“十三五”末裝機(jī)規(guī)模;規(guī)劃、在建、運(yùn)行的新型儲能項(xiàng)目達(dá)到2500個(gè),較2022年增長46%,其中,百兆瓦級項(xiàng)目數(shù)量增速明顯,投運(yùn)100多個(gè),規(guī)劃、建設(shè)550多個(gè),較2022年分別增長370%、41%[2]。國內(nèi)現(xiàn)有規(guī)模最大的新型儲能電站(200兆瓦/800兆瓦時(shí))在新疆喀什投運(yùn),國家能源局新型儲能試點(diǎn)示范項(xiàng)目65%以上為百兆瓦級,大容量新型儲能項(xiàng)目成為常態(tài)。
??(二)新型儲能多元化技術(shù)路線齊放
??新型儲能按照技術(shù)路線可劃分為電化學(xué)儲能(鋰離子電池、鈉離子電池、鉛炭電池、液流電池、鈉硫電池等)、機(jī)械儲能(壓縮空氣、液態(tài)空氣、飛輪、重力儲能等)、電磁儲能(超級電容器、超導(dǎo)磁儲能等)、化學(xué)儲能(合成氫氣、天然氣等)、熱(冷)儲能(熔鹽儲熱、冰蓄冷等)等幾十種不同的儲能技術(shù)(如圖1)。2023年,全國已投運(yùn)新型儲能中鋰離子電池占比97.4%,鉛炭(酸)電池占比0.5%,壓縮空氣儲能占比0.5%,液流電池儲能占比0.4%,飛輪等其他技術(shù)占比1.2%。全球首座非補(bǔ)燃鹽穴壓縮空氣儲能電站、百兆瓦先進(jìn)壓縮空氣儲能電站、百兆瓦全釩液流電站、商業(yè)化重力儲能電站、商業(yè)化二氧化碳壓縮儲能電站,全球規(guī)模最大的非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能電站(300兆瓦/1500兆瓦時(shí))、全釩液流儲能電站(100兆瓦/500兆瓦時(shí))、液態(tài)壓縮空氣儲能電站(60兆瓦/60兆瓦時(shí))、鉛炭電池儲能電站(100兆瓦/1061兆瓦時(shí))等不同技術(shù)路線的“世界之最”項(xiàng)目均在我國開工、投運(yùn),我國已然成為全球新型儲能技術(shù)落地驗(yàn)證的“熱土”。
??(三)新型儲能常態(tài)化政策創(chuàng)新頻出
??近年來,我國新型儲能頂層設(shè)計(jì)不斷加強(qiáng)。國家陸續(xù)印發(fā)《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》(發(fā)改能源規(guī)〔2021〕1051號)《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》(發(fā)改能源發(fā)〔2022〕209號),設(shè)計(jì)規(guī)劃了新型儲能的發(fā)展路線;《新型儲能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》(國標(biāo)委聯(lián)〔2023〕6號)的出臺,進(jìn)一步規(guī)范了相關(guān)技術(shù)要求;《關(guān)于進(jìn)一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運(yùn)用的通知》《關(guān)于促進(jìn)新型儲能并網(wǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》(國能發(fā)科技規(guī)〔2024〕26號)發(fā)揮市場機(jī)制作用、完善電網(wǎng)調(diào)度方式,為促進(jìn)新型儲能利用水平提高創(chuàng)造了條件;《關(guān)于加強(qiáng)發(fā)電側(cè)電網(wǎng)側(cè)電化學(xué)儲能電站安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)檢測的通知》(國能綜通安全〔2023〕131號)在新型儲能安全方面提出了要求。
??地方政府積極落實(shí)中央政策,先后20多個(gè)省份出臺新能源強(qiáng)制配儲政策、發(fā)布“十四五”規(guī)劃或?qū)嵤┓桨浮⑻剿魇袌龌\(yùn)行機(jī)制,成為推動新型儲能創(chuàng)新發(fā)展的積極實(shí)踐者。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年,國家和地方各省(自治區(qū)、市)共出臺600多項(xiàng)儲能相關(guān)政策,其中國家政策75項(xiàng),地方政策500多項(xiàng),涵蓋新能源配儲、儲能規(guī)劃、儲能補(bǔ)貼、市場交易等方面。
??(四)新型儲能商業(yè)化模式全面探索
??新型儲能在電力系統(tǒng)中具有削峰填谷、消納新能源、安全穩(wěn)定支撐、替代輸電設(shè)施等多重價(jià)值,但現(xiàn)階段成本仍然偏高[3-4]。不同于風(fēng)電、光伏初期通過中央直接補(bǔ)貼、逐漸退坡補(bǔ)貼的方式鼓勵發(fā)展,新型儲能并未采用直接補(bǔ)貼的方式促進(jìn)發(fā)展,而是在國家層面明確新型儲能以獨(dú)立主體身份參與電力市場,地方省份探索各有特色的市場化商業(yè)模式,如山東、甘肅等省份支持參與現(xiàn)貨市場,青海、安徽等省份支持參與調(diào)峰輔助服務(wù)市場,湖南、山東等省份支持參與容量租賃市場,山東、山西還支持“儲能+新能源廠站”整體參與現(xiàn)貨市場,河北出臺容量電價(jià)政策,試圖推動新型儲能實(shí)現(xiàn)盈利。
??二、我國新型儲能規(guī)模化發(fā)展面臨四重挑戰(zhàn)
??(一)新型儲能發(fā)展定位尚不明確
??儲能發(fā)展的早期,被普遍認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)高比例新能源滲透的“解藥”,“風(fēng)電、光伏加儲能”就能實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)。在風(fēng)光強(qiáng)制配儲政策執(zhí)行幾年后,現(xiàn)階段,新型儲能發(fā)揮的實(shí)際作用遠(yuǎn)低于預(yù)期。據(jù)統(tǒng)計(jì),2023年上半年,我國電化學(xué)儲能電站(占新型儲能裝機(jī)98%以上)平均日等效充放電次數(shù)0.58次(相當(dāng)于1.7天完成1次完整充放電),實(shí)際利用率僅34%,還未達(dá)到設(shè)計(jì)利用率的一半[5]。
??面對這種建而不用、少用的尷尬局面,行業(yè)內(nèi)部開始反思新型儲能的發(fā)展。2023年底,部分院士、專家提出“風(fēng)光配儲不是最優(yōu)路徑”“儲能不是萬能的”“儲能沒那么重要”等新的質(zhì)疑觀點(diǎn),甚至傳言部分發(fā)電企業(yè)2024年不再采購磷酸鐵鋰電池儲能,新型儲能定位莫衷一是,亟需明確定位以錨定目標(biāo)、聚力發(fā)展。
??(二)新型儲能規(guī)劃運(yùn)行不夠科學(xué)
??新型儲能的規(guī)劃技術(shù)規(guī)范尚未明確,據(jù)調(diào)研,各地新型儲能按照不同比例計(jì)入電力平衡,部分省份按裝機(jī)規(guī)模的50%參與電力平衡,部分省份按照30%、20%甚至10%的比例參與平衡,平衡系數(shù)缺乏明確標(biāo)準(zhǔn),電力保供價(jià)值難以科學(xué)衡量。新型儲能調(diào)度方式有待論證,發(fā)電側(cè)配建儲能調(diào)度方式仍有爭議,若以“新能源+儲能”整體方式由電網(wǎng)調(diào)度有利于新能源消納和發(fā)電企業(yè)盈利,若直接由電網(wǎng)調(diào)度有利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定和全局最優(yōu),但單個(gè)配建儲能場站規(guī)模小,直接調(diào)度占用電網(wǎng)資源嚴(yán)重、使用繁瑣;電網(wǎng)側(cè)儲能明確由電網(wǎng)直接調(diào)度,但發(fā)揮新型儲能調(diào)峰、調(diào)頻、爬坡、慣量響應(yīng)等多重應(yīng)用功能的“一體多用,分時(shí)復(fù)用”的復(fù)雜調(diào)度模式尚未建立,可行性尚需驗(yàn)證;用戶側(cè)儲能由于缺乏調(diào)度支持系統(tǒng),整體未納入電網(wǎng)調(diào)度范圍,難以發(fā)揮保供支撐作用。
??(三)新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存隱憂
??新技術(shù)爭先恐后,淘汰危險(xiǎn)不容忽視。我國全固態(tài)電池技術(shù)仍落后日韓,鋰電池產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢有被彎道超車風(fēng)險(xiǎn);鋅基液流電池、重力儲能、液態(tài)空氣儲能等技術(shù)均由國外直接引進(jìn),但這些技術(shù)在國外面臨初裝維護(hù)成本高、安全穩(wěn)定控制難等問題,尚未走通商業(yè)化應(yīng)用道路。國內(nèi)已開始布局百兆瓦級示范項(xiàng)目和吉瓦時(shí)級生產(chǎn)產(chǎn)能,能否推動這些技術(shù)在我國實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化,仍然有待全面驗(yàn)證。
??裝備質(zhì)量參差不齊,安全問題恐亮紅燈。截至目前,全球累計(jì)新型儲能事故超過80起,2021年曾發(fā)生在我國北京的“4.16”儲能電站燃爆事故造成3死1傷的嚴(yán)重后果[6]。然而,新型儲能標(biāo)準(zhǔn)體系仍不完善,《電化學(xué)儲能電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》是目前該領(lǐng)域唯一正在實(shí)施的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn);行業(yè)門檻不高,數(shù)百家企業(yè)跨界涌入,造成產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊。據(jù)調(diào)研,已投運(yùn)的新型儲能電站普遍存在故障率高、容量衰減、效率低下等問題,電池試驗(yàn)合格率不足60%,可能埋下安全隱患。
??(四)新型儲能市場機(jī)制仍難盈利
??據(jù)調(diào)研,除用戶側(cè)儲能、發(fā)電側(cè)火儲聯(lián)合的部分項(xiàng)目盈利,其余發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)新型儲能項(xiàng)目大部分面臨“穩(wěn)賠不賺”的尷尬局面。不同于歐美國家新型儲能發(fā)展受市場用戶需求驅(qū)動,當(dāng)前我國新型儲能主要受政策影響,并且電力市場體系建設(shè)剛起步,尚不完善。發(fā)電側(cè)配建儲能無盈利模式且損耗自擔(dān),收益主要靠減少“棄風(fēng)棄光”增加電費(fèi)收入和減少考核費(fèi)用,經(jīng)濟(jì)性并不顯著,相當(dāng)于發(fā)電企業(yè)在被動接受配儲的同時(shí)仍需支付大額輔助服務(wù)費(fèi)用,反而增加了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān);電網(wǎng)側(cè)儲能已逐步建立了新能源租賃、容量補(bǔ)償、參與輔助服務(wù)(調(diào)峰、調(diào)頻等)和現(xiàn)貨市場等多重盈利模式,但多在試點(diǎn)階段,效果有待驗(yàn)證,且輔助服務(wù)市場規(guī)模小、產(chǎn)品種類少、機(jī)制不完善,不利于發(fā)揮新型儲能技術(shù)優(yōu)勢、實(shí)現(xiàn)盈利。以儲能市場化商業(yè)模式發(fā)展較為領(lǐng)先的山東省為例,在“新能源租賃、現(xiàn)貨電能量交易、容量補(bǔ)償”三重收益下,獨(dú)立儲能電站僅能維持微利,受新能源租賃價(jià)格、容量補(bǔ)貼不穩(wěn)定和現(xiàn)貨價(jià)差減小影響,未來面臨收益率變低的風(fēng)險(xiǎn);用戶側(cè)儲能盈利模式單一,高度依賴峰谷電價(jià)差套利,目前僅有廣東、浙江等峰谷電價(jià)差較大地區(qū)能夠真正實(shí)現(xiàn)盈利。
??三、推動我國新型儲能規(guī)模化發(fā)展的對策建議
??(一)“三步走”分階段錨定新型儲能發(fā)展定位
??電力系統(tǒng)的正常供電需要維持電力平衡(功率層面)、電量平衡(能量層面)和系統(tǒng)穩(wěn)定(安全層面)。綜合考慮投資成本、度電成本、技術(shù)成熟度、新能源滲透比例、電價(jià)接受能力,找準(zhǔn)不同階段新型儲能技術(shù)自身定位,分三步走:
??當(dāng)前階段,充分發(fā)揮響應(yīng)快、精度高、選址靈活、建設(shè)周期短等技術(shù)優(yōu)勢,聚焦調(diào)峰、調(diào)頻、爬坡等功率調(diào)節(jié)作用,與傳統(tǒng)電源、抽水蓄能形成錯(cuò)位發(fā)展,支撐系統(tǒng)電力平衡。
??中期階段,構(gòu)網(wǎng)儲能技術(shù)日益完善,發(fā)揮穩(wěn)定控制作用,支撐系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
??遠(yuǎn)期階段,長時(shí)儲能技術(shù)成熟、成本下降、新能源滲透率進(jìn)一步提高,發(fā)揮能量調(diào)節(jié)作用,支撐系統(tǒng)電量平衡,實(shí)現(xiàn)高比例新能源電力系統(tǒng)的電力、電量平衡和安全穩(wěn)定支撐。
??(二)差異化科學(xué)制定新型儲能規(guī)劃運(yùn)行規(guī)范
??充分考慮新型儲能不同技術(shù)特點(diǎn)、電網(wǎng)潮流分布改變和應(yīng)用場景需求差異的復(fù)雜性,杜絕一概而論的“粗獷式”計(jì)量和配置儲能,面向發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負(fù)荷側(cè)等不同應(yīng)用場景,針對鋰離子、液流電池、重力儲能、飛輪儲能等不同技術(shù),差異化制定規(guī)劃計(jì)算規(guī)范,實(shí)現(xiàn)“一技術(shù)、一場景、一規(guī)范”。
??研究比較發(fā)電側(cè)“新能源+儲能”一體化和新能源配儲分散式兩種調(diào)度方式優(yōu)劣勢,明確不同調(diào)度模式的適用場景和相應(yīng)規(guī)范;研究電網(wǎng)側(cè)儲能“一體多用,分時(shí)復(fù)用”控制方法,盡快確立滿足不同技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)揮多重應(yīng)用價(jià)值的新型儲能調(diào)度方式;積極試驗(yàn)虛擬電廠能源管理新模式,推動用戶側(cè)儲能納入調(diào)度范圍,發(fā)揮對系統(tǒng)電力的保供支撐作用。
??(三)跟蹤示范、加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展
??理順“新技術(shù)競爭淘汰”與“大規(guī)模產(chǎn)業(yè)布局”之間的矛盾,建立國家級示范項(xiàng)目動態(tài)跟蹤評價(jià)制度,建設(shè)示范項(xiàng)目跟蹤數(shù)據(jù)庫,客觀評價(jià)總結(jié)新技術(shù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),審慎發(fā)布評價(jià)結(jié)果,動態(tài)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化布局,減小短期內(nèi)大規(guī)模布局階段性技術(shù)導(dǎo)致資源浪費(fèi)的風(fēng)險(xiǎn)。
??統(tǒng)籌好標(biāo)準(zhǔn)門檻與產(chǎn)業(yè)促進(jìn)的關(guān)系,加快完善新型儲能安全強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn),改進(jìn)本體制造生產(chǎn)工藝,研究產(chǎn)品質(zhì)量快速檢測方法,加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制環(huán)節(jié),建立第三方檢測認(rèn)證機(jī)構(gòu),強(qiáng)制新型儲能并網(wǎng)檢測制度,嚴(yán)控本體制造、系統(tǒng)集成、并網(wǎng)運(yùn)行各環(huán)節(jié)質(zhì)量,確保儲能電站“能調(diào)能用”。
??(四)創(chuàng)新機(jī)制、增量定制推動市場盈利循環(huán)
??加快推動新型儲能發(fā)展由“政策驅(qū)動”轉(zhuǎn)向“市場驅(qū)動”,構(gòu)建反映新型儲能真實(shí)價(jià)值的多層次市場體系。現(xiàn)階段,我國電力市場體系不完善,而輔助服務(wù)市場適于發(fā)揮儲能調(diào)節(jié)功能,并且易于增量定制,可圍繞電力支撐定位,定制新型儲能參與調(diào)峰、一次調(diào)頻、頻率響應(yīng)、爬坡、備用、黑啟動、慣量支撐等服務(wù)的市場創(chuàng)新產(chǎn)品,按新能源滲透比例逐步提高輔助服務(wù)費(fèi)用,并打破“零和規(guī)則”向用戶側(cè)疏導(dǎo)輔助服務(wù)成本;推動“新能源+儲能”整體參與現(xiàn)貨和中長期市場,提高新能源參與電能量市場的議價(jià)能力;探索新型儲能容量補(bǔ)償、容量電價(jià)向容量市場轉(zhuǎn)變,有效反映儲能保供價(jià)值。
??推動新能源配儲轉(zhuǎn)為獨(dú)立儲能,全面激活發(fā)電側(cè)儲能;創(chuàng)新共享儲能定價(jià)機(jī)制,合理分?jǐn)們δ芙ㄔO(shè)成本;支持分布式儲能以虛擬電廠參與電力市場,完善用戶側(cè)儲能盈利方式,形成市場引導(dǎo)新型儲能投資盈利的正向循環(huán)。