中國(guó)光儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

劉凱 魯遙

摘要：儲(chǔ)能是促進(jìn)可再生能源利用、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目（含物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能以及熔融鹽儲(chǔ)熱）累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)183.1GW，同比增長(zhǎng)1.2%。儲(chǔ)能技術(shù)按照能量轉(zhuǎn)化機(jī)制可劃分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、其他儲(chǔ)能等多種類型，各有不同的適合應(yīng)用領(lǐng)域。隨著新能源發(fā)電的迅猛發(fā)展，特高壓電網(wǎng)的加快建設(shè)，儲(chǔ)能市場(chǎng)將會(huì)迎來(lái)快速增長(zhǎng)。從分布式光儲(chǔ)項(xiàng)目的共性上看，光伏發(fā)電的收益主要取決于用戶側(cè)的峰谷價(jià)差大小，在現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)成本條件下，峰谷價(jià)差在0.75元/（kW·h）以上的地區(qū)才具有開(kāi)發(fā)此類項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。高比例可再生能源是未來(lái)全球能源轉(zhuǎn)型的方向，而在高比例可再生能源結(jié)構(gòu)中光伏發(fā)電的占比是最大的。未來(lái)在向高比例可再生能源轉(zhuǎn)型和規(guī)模化發(fā)展光伏發(fā)電的進(jìn)程中，光儲(chǔ)模式將成為儲(chǔ)能發(fā)展的一個(gè)主要模式。

關(guān)鍵詞：光儲(chǔ)項(xiàng)目;光伏發(fā)電;集中式分布式

峰谷價(jià)差能源轉(zhuǎn)型隨著智能電網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，儲(chǔ)能技術(shù)的作用日益明顯，其應(yīng)用范圍已涉及發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)。電力儲(chǔ)能不僅具有快速響應(yīng)和雙向調(diào)節(jié)的技術(shù)特點(diǎn)，還具有環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、配置方式靈活且建設(shè)周期短等優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)能源革命將取得階段性成果，能源生產(chǎn)和終端消費(fèi)環(huán)節(jié)新能源比重將超過(guò)“兩個(gè)50%”，儲(chǔ)能市場(chǎng)空間巨大。近3年來(lái)，在技術(shù)進(jìn)步、需求增長(zhǎng)、政策支持等多重因素共同影響下，我國(guó)電力儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用快速發(fā)展且已初具規(guī)模。在電源側(cè)，得益于能源局關(guān)于發(fā)電廠并網(wǎng)運(yùn)行考核及補(bǔ)償機(jī)制（以下簡(jiǎn)稱“兩個(gè)細(xì)則”）的補(bǔ)充完善，以及調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)的加快推進(jìn)，全國(guó)多家發(fā)電企業(yè)已率先開(kāi)展儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用探索，發(fā)揮儲(chǔ)能技術(shù)平滑出力波動(dòng)、跟蹤調(diào)度計(jì)劃指令、提升新能源消納水平，參與聯(lián)合調(diào)頻輔助服務(wù)等作用。在電網(wǎng)側(cè)，為應(yīng)對(duì)新能源大發(fā)展和特高壓電網(wǎng)建設(shè)，亟需提高電網(wǎng)調(diào)節(jié)靈活性及穩(wěn)定性，發(fā)揮儲(chǔ)能技術(shù)調(diào)峰調(diào)頻、系統(tǒng)備用、黑啟動(dòng)、改善電能質(zhì)量等作用。在用戶側(cè)，主要通過(guò)峰谷價(jià)差下的“谷充峰放”模式，改善電力用戶電費(fèi)結(jié)構(gòu)，發(fā)揮儲(chǔ)能技術(shù)削峰填谷、需量管理、需求響應(yīng)以及虛擬電廠等作用。隨著儲(chǔ)能技術(shù)商業(yè)化的發(fā)展，儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模會(huì)逐步增加，儲(chǔ)能各應(yīng)用市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)⒏用魑こ虒?shí)踐中也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如儲(chǔ)能工程設(shè)計(jì)、消防安全等缺少相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參考，儲(chǔ)能電池選型、電站規(guī)劃配置、系統(tǒng)集成缺少頂層設(shè)計(jì)和理論支撐，儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)控和運(yùn)行維護(hù)缺少經(jīng)驗(yàn)，儲(chǔ)能電池SOC標(biāo)定誤差較大，系統(tǒng)調(diào)控未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性全局最優(yōu)等。

一、中國(guó)光儲(chǔ)市場(chǎng)規(guī)模

根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（CNESA）全球儲(chǔ)能項(xiàng)目庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2019年底，中國(guó)已投運(yùn)的、與光伏配套建設(shè)的儲(chǔ)能項(xiàng)目（含熔融鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目，以下簡(jiǎn)稱“光儲(chǔ)項(xiàng)目”）2016～2019年的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為800.1MW，同比增長(zhǎng)66.8%（見(jiàn)圖1），占中國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目（含物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能和熔融鹽儲(chǔ)熱項(xiàng)目）總規(guī)模的2.5%。2019年，新增投運(yùn)光儲(chǔ)項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模為320.5MW，同比增長(zhǎng)16.2%。黃河水電、魯能集團(tuán)、協(xié)合新能源等新能源企業(yè)對(duì)儲(chǔ)能的理解和認(rèn)識(shí)逐步加深，也更加認(rèn)同儲(chǔ)能為光伏電站帶來(lái)的價(jià)值。

二、儲(chǔ)能主要技術(shù)

傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)以蓄水儲(chǔ)能和電化學(xué)儲(chǔ)能為主，隨著國(guó)家對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的重視以及技術(shù)更新速度的加快、制造工藝的發(fā)展，多種新型儲(chǔ)能技術(shù)已經(jīng)在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，而且在電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。儲(chǔ)能技術(shù)按照其能量轉(zhuǎn)換機(jī)制可分為3類：物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能和其他儲(chǔ)能。各儲(chǔ)能技術(shù)類型等

1.抽蓄電站是電力系統(tǒng)中的“巨型電池”，電站在夜晚用電低谷時(shí)將所發(fā)出的電能轉(zhuǎn)換成水的勢(shì)能，在用電高峰時(shí)期或電能短缺時(shí)將勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能以保證負(fù)荷的運(yùn)行。其特點(diǎn)是：技術(shù)相對(duì)成熟、使用壽命長(zhǎng)、功率容量大，但其響應(yīng)速度相對(duì)較慢，并且對(duì)于選址的要求也相對(duì)較高。

2.壓縮空氣儲(chǔ)能主要部件包括壓縮機(jī)、壓縮空氣存儲(chǔ)器、燃燒室、膨脹機(jī)和電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)等。在儲(chǔ)能過(guò)程中，空氣從大氣環(huán)境進(jìn)入壓縮機(jī)，被壓縮成高壓空氣后儲(chǔ)存在壓縮空氣存儲(chǔ)器中;在能量釋放過(guò)程中，壓縮空氣存儲(chǔ)器中的高壓空氣首先進(jìn)入燃燒室，與燃料混合燃燒，成為高溫高壓空氣，接著進(jìn)入膨脹機(jī)做功輸出電能。其特點(diǎn)是：技術(shù)成熟、功率容量大、使用壽命長(zhǎng)、效率高，但投資成本高，必須滿足某些地質(zhì)條件（壓力密封洞穴）。

3.鋰離子電池被認(rèn)為是當(dāng)下綜合性能最好的電池體系，已在儲(chǔ)能電站中得到廣泛使用，并迅速發(fā)展成為新一代電源，用于信息通信、電動(dòng)車和混合動(dòng)力車及航空航天等領(lǐng)域。其特點(diǎn)是：能量密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、體積小、質(zhì)量輕，但成本較高、容量會(huì)緩慢衰退、不耐受過(guò)充過(guò)放。

4.全釩液流電池的儲(chǔ)能介質(zhì)是含有釩離子的水溶液? 。在溶液中，釩離子的價(jià)態(tài)可以變化，通過(guò)價(jià)態(tài)的變化可以使化學(xué)能和電能之間相互轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)充電和放電的相互轉(zhuǎn)化。其特點(diǎn)是：使用壽命長(zhǎng)、安全性高、容量大，但成本較高，受釩的價(jià)格變化影響較大。

5.鉛炭電池是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進(jìn)來(lái)的電容型電池技術(shù)，在鉛酸電池的負(fù)極中加入了活性炭，顯著提高了鉛酸電池的壽命。其特點(diǎn)是：成本低、安全、原料易得、可靠、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟，但能量密度較低。

6.超級(jí)電容可以滿足多個(gè)領(lǐng)域要求，目前市場(chǎng)規(guī)模及應(yīng)用領(lǐng)域在不斷增長(zhǎng)。其特點(diǎn)是：輸出功率高、響應(yīng)快速、免維護(hù)、壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍較寬，但如果使用不當(dāng)會(huì)造成電解質(zhì)泄漏。

三、光儲(chǔ)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

中國(guó)的光儲(chǔ)發(fā)展趨勢(shì)與光伏發(fā)展趨勢(shì)息息相關(guān)，從初期主要依靠現(xiàn)有光伏補(bǔ)貼政策以及個(gè)別省市的光儲(chǔ)補(bǔ)貼政策，通過(guò)峰谷價(jià)差節(jié)省電費(fèi)，通過(guò)提高供電可靠性和電能質(zhì)量減少損失，逐漸向支持光伏發(fā)電的自發(fā)自用、促進(jìn)光伏發(fā)電的就地消納這一模式轉(zhuǎn)變。在這個(gè)時(shí)期，光伏補(bǔ)貼開(kāi)始退坡，市場(chǎng)化初現(xiàn)，光儲(chǔ)項(xiàng)目除了可以提高光伏發(fā)電的收益以外，還能延緩配網(wǎng)投資，提高供電穩(wěn)定性，另外還能提供一些配售電的增值服務(wù)。未來(lái)，用戶可以通過(guò)光儲(chǔ)應(yīng)用規(guī)避高電價(jià)，以降低電力成本，還可以通過(guò)光儲(chǔ)應(yīng)用參與輔助服務(wù)市場(chǎng)，參與電力市場(chǎng)交易，獲取額外收益。同時(shí)，這個(gè)時(shí)期還將會(huì)涌現(xiàn)出多種商業(yè)模式，正式進(jìn)入全面市場(chǎng)化階段。全球能源轉(zhuǎn)型是大勢(shì)所趨，高比例可再生能源是未來(lái)全球能源轉(zhuǎn)型的方向，而在高比例可再生能源結(jié)構(gòu)中，光伏發(fā)電的占比是最大的。根據(jù)國(guó)際可再生能源署（IRENA）預(yù)測(cè)，到2050年，全球光伏發(fā)電的裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到8519GW，風(fēng)電的裝機(jī)規(guī)模為6014GW，二者合計(jì)占全球電力裝機(jī)的72.5%。可再生能源的大發(fā)展，需要儲(chǔ)能等靈活性資源作為支撐。IRENA針對(duì)全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的預(yù)測(cè)顯示，在基準(zhǔn)場(chǎng)景下，到2030年全球固定式儲(chǔ)能電站容量將達(dá)到100～167GW·h;在理想場(chǎng)景下，這一數(shù)字將達(dá)到181～421GW·h。無(wú)論哪種場(chǎng)景，應(yīng)用于光伏電量時(shí)移的儲(chǔ)能容量都是占比最大的。

結(jié)束語(yǔ)

結(jié)語(yǔ)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，一方面是本身發(fā)展的必要要求，另一方面也可以為廣東省其他各個(gè)城市的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的改革提供一個(gè)很好的范本。廣東作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的省份之一，制造工業(yè)也是極為發(fā)達(dá)，能源結(jié)構(gòu)的不足也要求了急需的轉(zhuǎn)型。相比于國(guó)外，特別于西歐國(guó)家曰，我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)相較于處于落后的狀態(tài)，發(fā)展規(guī)模小，產(chǎn)業(yè)鏈不完善，技術(shù)起步晚，技術(shù)人才儲(chǔ)備不足，國(guó)內(nèi)的相對(duì)應(yīng)企業(yè)主要還是依賴于國(guó)外市場(chǎng)。所以，在國(guó)家清潔能源戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，儲(chǔ)能市場(chǎng)缺口很大，隨著儲(chǔ)能成本的下降、技術(shù)的不斷創(chuàng)新、商業(yè)模式的逐步豐富，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)必將快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]肖興志李少林.光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的激勵(lì)方式、他國(guó)觀照與機(jī)制重構(gòu)田.東北財(cái)經(jīng)大學(xué)產(chǎn)業(yè)組織與企業(yè)組織研究中心2014.