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作者：劉海楠、黃映嬌、王浩然、崔穎
2021年開始，“儲能”概念幾度成為網(wǎng)上討論的熱點(diǎn)話題，華為、寧德時代等企業(yè)的高調(diào)入場簽訂大項(xiàng)目更是吸睛無數(shù)。儲能的基本概念也許行業(yè)內(nèi)人人都懂，但是儲能為什么會火，實(shí)際的儲能行業(yè)是怎么一回事兒，未來的儲能行業(yè)會怎樣發(fā)展，卻可能跟你想象的不完全一樣。
火熱背后，儲能“大”規(guī)模發(fā)展的時代已經(jīng)來臨
近年來儲能市場實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展
現(xiàn)階段，尤其是2020-2021年，我國儲能行業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展：一方面不斷刷新單年新增裝機(jī)紀(jì)錄：2020年我國電化學(xué)儲能項(xiàng)目新增投運(yùn)規(guī)模首次突破1GW大關(guān)，2021年我國電儲能新增裝機(jī)規(guī)模首次突破10GW；另一方面，我國在全球儲能新增市場上同樣占據(jù)了主導(dǎo)地位，2020年我國電化學(xué)儲能新增項(xiàng)目在全球的占比達(dá)33%，位居第一，高于美國的30%和歐洲的23%(見圖1)。
政策支持是背后重要的推動力
與儲能行業(yè)密切相關(guān)的300余項(xiàng)中央及地方政策也在2020年尤其是30·60雙碳目標(biāo)提出后密集出臺(見圖2)。其中國家層面，與儲能直接相關(guān)的各項(xiàng)政策，明確了儲能發(fā)展目標(biāo)與重點(diǎn)任務(wù)，為儲能的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航；新版“兩個細(xì)則”明確了儲能的市場主體地位、推出新交易品種、完善成本分擔(dān)機(jī)制、建立競爭性市場價格機(jī)制，為儲能開拓了市場獲益空間；電價市場化改革進(jìn)一步拉大了峰谷價差，將催生出更多應(yīng)用新模式。
“大”正在成為儲能行業(yè)的新代表詞
與此同時，大規(guī)模的儲能項(xiàng)目也在快速部署，儲能迎來“大規(guī)模”發(fā)展時代。2021年新增規(guī)劃、在建、投運(yùn)百兆瓦級項(xiàng)目的數(shù)量刷新歷年紀(jì)錄，達(dá)到65個，超過2020年同期的8倍；百兆瓦級項(xiàng)目規(guī)模達(dá)14.2GW，占2021年新增儲能項(xiàng)目總規(guī)模的57%。同時多省市也連續(xù)落地大型儲能示范項(xiàng)目，不斷推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展，僅去年12月，山東首批儲能示范項(xiàng)目、湖南儒林儲能電站項(xiàng)目、張家口儲能壓縮空氣儲能電站項(xiàng)目等十余個百兆瓦級項(xiàng)目相繼并網(wǎng)，推動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時，有效引領(lǐng)社會資本投資(見圖3)。
不要只盯著電池，儲能的種類豐富超出想象
儲能有不同的分類方法，例如按儲能周期可分為長時儲能和短時儲能，更為常見的是按儲能方式分，包括電儲能、熱儲能、氫儲能，其中又包括很多更細(xì)分的種類(見圖4)。
熱儲能是以儲熱材料為媒介，將太陽能光熱、地?zé)帷⒐I(yè)余熱、低品位廢熱等熱能儲存起來，在需要的時候釋放，最大限度地提高整個系統(tǒng)的能源利用率而逐漸發(fā)展起來的一種技術(shù)，可應(yīng)用于民用供暖、工業(yè)蒸汽、余熱利用、火電靈活性改造等多個細(xì)分領(lǐng)域。熱儲能可細(xì)分為顯熱儲能、潛熱儲能、熱化學(xué)儲能等。
氫儲能是指氫能作為一種媒介，實(shí)現(xiàn)“可再生能源發(fā)電-水電解制氫-氫燃料電池發(fā)電”的能量轉(zhuǎn)換過程，從而有效解決可再生能源的波動性和間歇性，起到穩(wěn)定電網(wǎng)的作用。主要應(yīng)用在交通運(yùn)輸領(lǐng)域，在氫燃料電池客車、物流車、重卡上率先應(yīng)用，并取得與純電動車型相當(dāng)?shù)纳芷诮?jīng)濟(jì)性，再向儲能、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域擴(kuò)展。
電儲能是通過各種技術(shù)將電能以機(jī)械能、電磁場、化學(xué)能等形式存儲下來，并適時反饋回電力網(wǎng)絡(luò)，可為電力系統(tǒng)的發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)提供不同類型的服務(wù)。電儲能可進(jìn)一步細(xì)分為物理儲能、電化學(xué)儲能和電磁儲能。其中物理儲能主要應(yīng)用于數(shù)時級以上的工作場景，目前的技術(shù)包括壓縮空氣儲能、抽水蓄能、飛輪儲能等，其主要優(yōu)點(diǎn)在于規(guī)模大、使用壽命長、維護(hù)費(fèi)用低等，缺點(diǎn)是工程建設(shè)成本高、 轉(zhuǎn)換效率較低、需依賴特定地理?xiàng)l件；電化學(xué)儲能主要應(yīng)用于分鐘至小時級的工作場景，包括鈉硫電池、液流電池、鋰離子電池等，鈉硫電池最大優(yōu)點(diǎn)在于資源稟賦較高，其原材料鈉、硫較容易獲得，缺點(diǎn)是生產(chǎn)成本高且存在安全隱患，液流電池由于電解液的原材料多樣，有許多發(fā)展路徑，目前全釩液流較為成熟；電磁儲能主要應(yīng)用于秒級的工作場景，包括超級電容儲能、超導(dǎo)儲能等。
目前看，電儲能成熟度更高、規(guī)模更大。截至2021年底，我國儲能市場累計裝機(jī)規(guī)模中，電儲能的占比高達(dá)98.5%。由于近十年來電儲能裝機(jī)規(guī)模增長勢頭強(qiáng)勁，所以通常提到儲能主要指電儲能。
都是儲能卻不可同日而語，發(fā)展前景大有不同
抽水蓄能——歷史悠久，仍是最主要的儲能方式
過去儲能行業(yè)的發(fā)展主要集中在電網(wǎng)側(cè)，電網(wǎng)通過配備大型抽水蓄能保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而抽水蓄能的投資主體也相對單一，在已建成的抽水蓄能電站中70%是由電網(wǎng)企業(yè)投資運(yùn)營，配置在輸配電側(cè)，營利與整個電網(wǎng)運(yùn)營進(jìn)行捆綁計算，整體開發(fā)市場化程度低。在此背景下，我國抽水蓄能隨著電力系統(tǒng)的需要而穩(wěn)步緩慢發(fā)展，到2020年裝機(jī)累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)到31.8GW，占全部儲能的90%以上(見圖5)。
抽水蓄能相關(guān)的政策體系建設(shè)也愈發(fā)完善，商業(yè)模式和市場化的價格機(jī)制逐步形成。從國家發(fā)展規(guī)劃來看，目標(biāo)逐漸聚焦和具象：早期規(guī)劃多以建設(shè)選址問題為重點(diǎn)，之后則開始關(guān)注區(qū)域布局以支持新能源發(fā)展，最新的2021年《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035)》，明確了具體裝機(jī)規(guī)模的目標(biāo)；此外，考慮了抽水蓄能成本的電價形成機(jī)制也逐漸完善。電價收費(fèi)模式從“十二五”的內(nèi)部核算制+租賃制度到“十三五”的兩部制電價，再到目前的新版兩部制電價，以及抽水蓄能成本可納入輸配電成本核算的相關(guān)規(guī)定，逐步解決了其投資收益無法確定，運(yùn)維費(fèi)用無法傳導(dǎo)等關(guān)鍵問題。
展望未來，抽水蓄能仍將是最主要的儲能方式之一?？梢钥吹皆谌虻膬δ苁袌鲋?，抽水蓄能累計裝機(jī)容量占比也都在9成左右。作為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定器，抽水蓄能長期扮演著重要角色，國家能源局也明確要求加快抽水蓄能電站核準(zhǔn)建設(shè)，提出到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十三五”翻一番，達(dá)到6200萬千瓦以上；到2030年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十四五”再翻一番，達(dá)到1.2億千瓦左右的中長期目標(biāo)。
電化學(xué)儲能——發(fā)展勢頭迅猛
電化學(xué)儲能應(yīng)用廣泛、發(fā)展?jié)摿薮螅w發(fā)展剛剛突破商業(yè)化，即將進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段。目前來看，電化學(xué)儲能的政策支持力度持續(xù)加大，裝機(jī)規(guī)?？焖僭鲩L，商業(yè)模式逐步成熟，同時電化學(xué)儲能和通信、交通等領(lǐng)域加速融合滲透，要想了解更多，可關(guān)注辰于即將發(fā)布的《電化學(xué)儲能步入規(guī)模化階段，還有三大難關(guān)要逐個擊破》。
氫儲能——綠色無碳的二次能源，未來可期
氫儲能優(yōu)勢突出，是“可再生能源+儲能”的重要發(fā)展方向。由于沒有剛性的儲存容量限制，可跨季節(jié)儲能，氫儲能是集中式可再生能源大規(guī)模長周期儲存的最佳途徑；在規(guī)模儲能方面，氫儲能相比電池儲能的成本也至少低了一個數(shù)量級；加之氫儲能的制運(yùn)儲方式靈活，適用于長管拖車、管道輸氫、摻氫、長途輸電+當(dāng)?shù)刂茪涞榷喾N方式，并可根據(jù)不同領(lǐng)域的需求轉(zhuǎn)換為電能、熱能、化學(xué)能等多種能量形式，應(yīng)用范圍廣泛。近年來，與氫儲能相關(guān)的政策不斷出臺，例如2022年2月，發(fā)改委、國家能源局印發(fā)了《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，將氫儲能列入“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)重點(diǎn)方向及新型儲能技術(shù)試點(diǎn)示范，提出到2025年，氫儲能等長時間尺度儲能技術(shù)取得突破。整體而言，氫儲能行業(yè)前景廣闊，但目前還處于技術(shù)研發(fā)、工程示范階段，我國現(xiàn)有7座在建和示范運(yùn)行的氫儲能設(shè)施，分布在浙江、江蘇、安徽、河北、西藏等地(見圖6)。
其他儲能——尚都是“非主流”
與電儲能、氫儲能相比，熱儲能整體關(guān)注度不高，政策出臺涉及較少，從行業(yè)自身來看，熱儲能產(chǎn)業(yè)鏈的從業(yè)企業(yè)整體凝聚力較差，企業(yè)間缺乏協(xié)同、溝通與合作，同時行業(yè)協(xié)會發(fā)聲力量弱，熱儲能領(lǐng)域欠缺一個牽頭組織以凝聚行業(yè)力量，傳達(dá)行業(yè)訴求。不過值得關(guān)注的是，其中的熔鹽熱儲因其長時、低成本、應(yīng)用廣泛等優(yōu)質(zhì)特性突出重圍，在年度的儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書中成為除電儲能外唯一被提及的其他儲能方式。
電儲能內(nèi)部，除抽水蓄能和電化學(xué)儲能外，其他儲能方式發(fā)展不一，但基本處于商業(yè)化之前階段，尤其是電磁儲能技術(shù)，多處于開發(fā)階段，發(fā)展程度較低。
究竟賺不賺錢？得看具體的商業(yè)模式
電儲能廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)，使用場景多樣，可為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)提供不同類型的服務(wù)。
發(fā)電側(cè)儲能——政策強(qiáng)制推動，經(jīng)濟(jì)性不足
由于風(fēng)電、集中式光伏電站等可再生能源發(fā)電具有波動性，難以滿足并網(wǎng)頻率要求，且出力峰值電量無法被電網(wǎng)完全消納，形成棄風(fēng)、棄光。因此，發(fā)電側(cè)主要將儲能布局在新能源電站旁，用于平抑新能源發(fā)電的波動性，保障電力平滑輸出以實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，并在出力尖峰時吸收功率，低谷時輸出功率，實(shí)現(xiàn)對發(fā)電側(cè)需求的動態(tài)適應(yīng)，減少棄電浪費(fèi)。這類儲能的收入主要來自解決棄風(fēng)光增加的發(fā)電收入，以及提供輔助服務(wù)獲取的補(bǔ)貼。此外，部分地區(qū)還對解決棄光的儲能設(shè)備根據(jù)其消納電量予以補(bǔ)貼(見圖7)。整體而言，國內(nèi)發(fā)電側(cè)儲能以政策驅(qū)動為主，經(jīng)濟(jì)性不顯著，價格敏感性高。
電網(wǎng)側(cè)——電網(wǎng)企業(yè)是主場
由于電力系統(tǒng)需要調(diào)頻、調(diào)峰等輔助服務(wù)，保障發(fā)電和負(fù)載消耗的有功功率相平衡，以維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，電網(wǎng)公司會通過投資抽水蓄能和新型儲能電站等，由下屬子公司獨(dú)立或與傳統(tǒng)火電廠聯(lián)合運(yùn)營，電網(wǎng)根據(jù)內(nèi)部需求向儲能電站調(diào)度輔助服務(wù)，并向其支付租金；這些儲能電站如有余量還可參與外部輔助服務(wù)市場交易以獲得補(bǔ)償。按國家規(guī)定為特定發(fā)電側(cè)主體服務(wù)提供的輔助服務(wù)品種，補(bǔ)償費(fèi)用由這些主體承擔(dān)；為特定電力用戶提供的服務(wù)同理。此外，電網(wǎng)側(cè)儲能還可以通過峰谷價差獲取少部分收入(見圖8)。整體來看，電網(wǎng)側(cè)經(jīng)濟(jì)性凸顯，在部分地區(qū)市場化交易程度高，未來市場化交易模式有望在全國普及。
用戶側(cè)——產(chǎn)品多樣，模式新穎，前景可觀
用戶側(cè)儲能主要布局在工商業(yè)企業(yè)園區(qū)和家庭住宅，商業(yè)模式也已跑通，主要分為兩種，一是構(gòu)建光儲一體系統(tǒng)，根據(jù)供需調(diào)整分布式光伏等不穩(wěn)定發(fā)電，提高其發(fā)電能的利用率，實(shí)現(xiàn)能源自給；二是削峰填谷，實(shí)現(xiàn)峰谷電價套利。此外也可用作應(yīng)急備用電源。這些用途可并行也可獨(dú)立存在，本質(zhì)上都是通過節(jié)省用戶的用電成本，保障電力穩(wěn)定供應(yīng)，間接創(chuàng)造收入(見圖9)。具體來看：
(1)構(gòu)建光儲一體系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綠色電力供應(yīng)：工商業(yè)和居民用戶安裝分布式光伏提供清潔能源，可減小其對電網(wǎng)的依賴并節(jié)約電費(fèi)，但分布式光伏發(fā)電具有波動性，白天出力較高負(fù)荷不足易出現(xiàn)棄光，配套儲能后可消納白天多余電力夜晚供電，進(jìn)一步節(jié)約電費(fèi)。
(2)儲能峰谷電價套利模式收益明確：我國實(shí)行峰谷電價制度，尤其是工商業(yè)用戶的峰時與谷時電價差異較大。因此用戶側(cè)儲能(無論是否配套光伏)，都可通過在谷時買電充電，峰時放電，節(jié)約購電成本套取中間差價。
原標(biāo)題：火熱的儲能究竟是怎么一回事？可能跟你想象的不完全一樣
