“雙碳”目標(biāo)下的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

鐘晨，陳思，黃曉夏

中國(guó)華能集團(tuán)有限公司

引言

“雙碳”目標(biāo)提出以來(lái)，國(guó)家層面對(duì)碳達(dá)峰、碳中和的實(shí)現(xiàn)路徑進(jìn)行了一系列部署，國(guó)務(wù)院《2030 年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中提出，到2030 年，我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到12億千瓦以上[1]?！笆奈濉奔耙院螅履茉磳⒂瓉?lái)跨越式發(fā)展，成為電能增量的主體，其裝機(jī)占比和發(fā)電比例將得到大幅提升，大規(guī)模新能源發(fā)電的接入對(duì)現(xiàn)有電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行將造成嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，構(gòu)建“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”一體化的新型電力系統(tǒng)，確保更大規(guī)模新能源得到充分利用和可靠保障迫在眉睫。

一、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用情況

儲(chǔ)能就是能量?jī)?chǔ)存，是指通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，在需要的時(shí)候再釋放出來(lái)的循環(huán)過(guò)程。按照能量轉(zhuǎn)化機(jī)制的不同，儲(chǔ)能技術(shù)分為物理儲(chǔ)能( 抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等) 、電化學(xué)儲(chǔ)能（鋰電池、鉛酸電池、鈉離子電池、全釩液流電池等) 、熱儲(chǔ)能( 相變材料、熔融鹽等)、電磁儲(chǔ)能(超級(jí)電容器、超導(dǎo)儲(chǔ)能等）以及化學(xué)儲(chǔ)能（氫、甲烷、甲醇）等幾大類(lèi)[2]。目前應(yīng)用最為廣泛的是物理儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能。我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷經(jīng)了技術(shù)驗(yàn)證階段、示范應(yīng)用階段、商業(yè)化初期，在經(jīng)歷了二十載的發(fā)展后，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈和商業(yè)化模式日漸成熟，目前已經(jīng)步入產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展階段，正發(fā)展成為我國(guó)能源領(lǐng)域新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。

從裝機(jī)規(guī)?？?，根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CNESA）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[3]，從全球市場(chǎng)看，儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模從2016 年的168.7GW 增長(zhǎng)至 2022 年的237.2GW，增幅達(dá)到40.6%，而我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展更是迅速，在全球市場(chǎng)的裝機(jī)占比從2016 年的14.4% 提升到了 2022 年的25.2%。截至2022 年底，我國(guó)已投運(yùn)的電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)達(dá)59.4GW，同比增長(zhǎng)38%。其中，抽水蓄能占據(jù)最大比重，累計(jì)裝機(jī)達(dá)46.1GW。新型儲(chǔ)能（除抽水蓄能以外的以電化學(xué)儲(chǔ)能為主的其他儲(chǔ)能技術(shù)）累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為13.1GW。

從技術(shù)類(lèi)型看，由于商業(yè)化較早、與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)深度結(jié)合，抽水蓄能在我國(guó)和全球的儲(chǔ)能裝機(jī)占比都位居第一，但由于受地理?xiàng)l件、機(jī)械損耗、投資回報(bào)周期等因素限制，發(fā)展速度放緩，裝機(jī)占比從2017 年的99%降至2022 年的77.1%。同時(shí)，新型儲(chǔ)能由于其自身靈活多樣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，無(wú)論是在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)還是用戶側(cè)，優(yōu)勢(shì)更加明顯[4]，截至2022 年底，全國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模達(dá)870 萬(wàn)千瓦。新型儲(chǔ)能技術(shù)中，以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)占據(jù)了主導(dǎo)，總裝機(jī)中鋰離子電池儲(chǔ)能占比94%、鉛蓄電池儲(chǔ)能占比3.1%、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能占比1.6%、液流電池儲(chǔ)能占比1.2%、超級(jí)電容占比0.1%。

從應(yīng)用場(chǎng)景看，儲(chǔ)能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)均有應(yīng)用。在源、網(wǎng)、荷側(cè)，儲(chǔ)能設(shè)備可通過(guò)發(fā)揮“調(diào)節(jié)器”“穩(wěn)定器”作用，實(shí)現(xiàn)提高新能源消納、加強(qiáng)電網(wǎng)安全穩(wěn)定性、減少用電成本等不同功能。但是，據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來(lái)，在地方強(qiáng)制要求新能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能的要求下，電源側(cè)儲(chǔ)能占據(jù)了儲(chǔ)能裝機(jī)總量的70%以上，不同側(cè)儲(chǔ)能裝機(jī)呈現(xiàn)出明顯的不平衡態(tài)勢(shì)。

二、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境及面臨挑戰(zhàn)

（一）頂層設(shè)計(jì)持續(xù)完善

“十四五”是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵時(shí)期，為了進(jìn)一步促進(jìn)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展，國(guó)家出臺(tái)多項(xiàng)政策，持續(xù)加強(qiáng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展頂層設(shè)計(jì)和宏觀政策引導(dǎo)。隨著《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)（2021-2035 年）》《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》等多項(xiàng)綱領(lǐng)性文件陸續(xù)出臺(tái)，“十四五”期間儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和目標(biāo)已經(jīng)明確[4]：到2025 年，新型儲(chǔ)能裝機(jī)3000 萬(wàn)千瓦以上，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模6200 萬(wàn)千瓦以上，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件[5]；到2030 年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模1.2 億千瓦左右[6]，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展目標(biāo)，新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模基本滿足新型電力系統(tǒng)相應(yīng)需求，成為能源領(lǐng)域碳達(dá)峰、碳中和的關(guān)鍵支撐。

（二）大規(guī)模示范項(xiàng)目多點(diǎn)開(kāi)花

近年來(lái)，在多項(xiàng)政策支持和企業(yè)持續(xù)發(fā)力下，各項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展取得重大突破，儲(chǔ)能市場(chǎng)需求旺盛，儲(chǔ)能項(xiàng)目亮點(diǎn)紛呈。2022 年，帶有“全球”“首個(gè)”“最大”標(biāo)簽的儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)工、投建、并網(wǎng)的消息不斷涌現(xiàn)，涉及電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、二氧化碳儲(chǔ)能、熔鹽儲(chǔ)能、光（熱）儲(chǔ)多能互補(bǔ)一體化、鈉離子儲(chǔ)能電池等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域。儲(chǔ)能示范項(xiàng)目多以獨(dú)立儲(chǔ)能或集中共享儲(chǔ)能項(xiàng)目為主，項(xiàng)目規(guī)模百兆瓦級(jí)以上居多，技術(shù)路線豐富，投資建設(shè)主體多元化。隨著大量?jī)?chǔ)能示范項(xiàng)目的投運(yùn)，也帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的多元化發(fā)展，前沿技術(shù)不斷突破，市場(chǎng)機(jī)制逐步完善，商業(yè)模式更加成熟。

（三）產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨諸多挑戰(zhàn)

雖然儲(chǔ)能近年來(lái)得到了爆發(fā)式發(fā)展，但在產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的背后，依然存在不少亟待解決的行業(yè)痛點(diǎn)和難點(diǎn)，需要政策制定者與從業(yè)者共同突破。

儲(chǔ)能安全事故頻發(fā)。儲(chǔ)能作為一項(xiàng)多學(xué)科交叉、多過(guò)程耦合的系統(tǒng)工程，熱失控、漏電、過(guò)電、過(guò)流、泄壓、施工安裝、人為操作不當(dāng)、次生災(zāi)害等都可能導(dǎo)致儲(chǔ)能電站事故。據(jù)CNESA 不完全統(tǒng)計(jì)，從2011 年至今，全球儲(chǔ)能安全事故共發(fā)生60 余起，儲(chǔ)能安全問(wèn)題已成為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展必須要突破的瓶頸之一。

儲(chǔ)能市場(chǎng)化收益模式有待探索。在發(fā)電側(cè)，新能源配儲(chǔ)能的收益主要來(lái)源于電能量轉(zhuǎn)換與輔助服務(wù)，依靠減少棄風(fēng)棄光獲得收益有限，輔助服務(wù)市場(chǎng)產(chǎn)品單一，火儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻競(jìng)爭(zhēng)激烈，價(jià)格變動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)大[7]。新能源配儲(chǔ)存在利用率不高、盈利模式單一、增加經(jīng)營(yíng)壓力、難以統(tǒng)一調(diào)度等諸多問(wèn)題。在電網(wǎng)側(cè)，新型儲(chǔ)能項(xiàng)目投資收益渠道尚不明確，成本定價(jià)和參與電力市場(chǎng)的雙重回收機(jī)制尚未建立。

儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化體系仍需健全完善。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，技術(shù)更新迭代較快，應(yīng)用不斷創(chuàng)新，但產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)相對(duì)滯后。2023 年2 月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)、國(guó)家能源局發(fā)布《新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》[8]，將新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系框架分為基礎(chǔ)通用、規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備試驗(yàn)、施工驗(yàn)收、并網(wǎng)運(yùn)行、檢修監(jiān)測(cè)、運(yùn)行維護(hù)、安全應(yīng)急八個(gè)方面，共擬出臺(tái)205 項(xiàng)新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)，2023 年將制修訂100 項(xiàng)以上新型儲(chǔ)能重點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化體系的總體框架已經(jīng)搭建好，但是，標(biāo)準(zhǔn)制定和完善是一個(gè)長(zhǎng)期系統(tǒng)性工作，要構(gòu)建適應(yīng)技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)、滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求、對(duì)標(biāo)國(guó)際先進(jìn)水平的新型儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)體系，依然任重道遠(yuǎn)。

儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展掣肘仍需突破。雖然近年來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展迅速，但仍有亟待突破的“卡脖子”難題，如大容量、長(zhǎng)時(shí)間、跨季節(jié)調(diào)節(jié)的儲(chǔ)能技術(shù)有待突破，關(guān)鍵材料、單元、模塊、系統(tǒng)和回收技術(shù)等領(lǐng)域研究需要加強(qiáng)，各類(lèi)新型電池技術(shù)及產(chǎn)品規(guī)?；瘧?yīng)用需要加大研發(fā)力度。基于碳排放管理體系的電池碳足跡核算標(biāo)準(zhǔn)和方法也有待進(jìn)一步探索。

三、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議及展望

展望未來(lái)，能源電力系統(tǒng)還將迎來(lái)更大規(guī)模、更大范圍、更加全面的新能源接入，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)發(fā)展的黃金時(shí)期，為了更好地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展，本文對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃及體制機(jī)制提出以下建議。

儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)劃方面。雖然國(guó)家層面引領(lǐng)和支撐儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策頻出，但仍需不斷結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)際，從產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的角度提供政策指導(dǎo)和支持，要從統(tǒng)籌布局、市場(chǎng)準(zhǔn)入、審查批復(fù)、市場(chǎng)監(jiān)管和激勵(lì)手段等層面進(jìn)一步細(xì)化和完善相關(guān)政策。要指導(dǎo)各地加強(qiáng)儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)劃布局和調(diào)度運(yùn)用，加強(qiáng)源側(cè)、網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)儲(chǔ)能的統(tǒng)籌規(guī)劃，形成源-網(wǎng)-荷側(cè)儲(chǔ)能的統(tǒng)一規(guī)劃配置框架，推動(dòng)全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展。

儲(chǔ)能商業(yè)模式方面。目前儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景廣泛、各種技術(shù)發(fā)展程度不一、總體成本相對(duì)較高，需要進(jìn)一步探索可持續(xù)的商業(yè)模式。各類(lèi)投資建設(shè)主體要結(jié)合儲(chǔ)能的不同應(yīng)用場(chǎng)景和成本收益，因地制宜，以效益為導(dǎo)向選擇新能源配儲(chǔ)、獨(dú)立儲(chǔ)能或者租賃儲(chǔ)能等商業(yè)模式，擴(kuò)大各側(cè)儲(chǔ)能盈利空間，吸引各方主體主動(dòng)投身儲(chǔ)能發(fā)展與建設(shè)。

儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用方面。儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用要圍繞提高安全性、降本增效以及環(huán)境友好三個(gè)方向進(jìn)行改進(jìn)和提升。要支持和鼓勵(lì)國(guó)有企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等多種主體加大儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新力度，發(fā)揮行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)作用，合力開(kāi)展關(guān)鍵核心技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，形成產(chǎn)學(xué)研深度融合的儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新體系。同時(shí)，加強(qiáng)儲(chǔ)能支撐多領(lǐng)域減碳作用的研究，充分發(fā)揮儲(chǔ)能在新能源、能源、交通、建筑等領(lǐng)域支撐減碳的價(jià)值，研究?jī)?chǔ)能參與碳交易的方式，爭(zhēng)取各領(lǐng)域減碳政策紅利。

四、結(jié)束語(yǔ)

在碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下，以構(gòu)建新型電力系統(tǒng)為目標(biāo)的電力行業(yè)革命正加速推進(jìn)，而作為新型電力系統(tǒng)的重要支撐和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)更為廣闊的發(fā)展前景，也面臨著商業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展帶來(lái)的諸多挑戰(zhàn)。產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展需要政府的有效指導(dǎo)規(guī)劃和電源、電網(wǎng)、用戶等產(chǎn)業(yè)鏈各方的共同努力，通過(guò)加快構(gòu)建新型儲(chǔ)能市場(chǎng)化發(fā)展的體制機(jī)制，完善各項(xiàng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和流程體系，全方位、全鏈條、多層次、寬領(lǐng)域地加快產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新，促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)廣泛應(yīng)用，構(gòu)建可持續(xù)的、良性發(fā)展的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)體系。