電力儲能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及展望

左志強

(新疆大學 建筑工程學院，新疆 烏魯木齊 830047)

0 前 言

在今后十年期間，我國將實現(xiàn)電力系統(tǒng)能源存儲從示范研發(fā)逐步走向初期商業(yè)化，再由初期商業(yè)化發(fā)展向規(guī)?；l(fā)展。目前，電力市場主體已經(jīng)表現(xiàn)出對儲能產(chǎn)業(yè)技術與發(fā)展的足夠關注，但是規(guī)模化商業(yè)推廣的趨勢還不夠明確，究其原因是儲能技術成本相對較高、政策機制有待完善、市場開發(fā)程度的限制等。本文從國內(nèi)外儲能行業(yè)切入，著重分析我國儲能行業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢。

1 全球儲能行業(yè)現(xiàn)狀

依據(jù)全球儲能項目庫統(tǒng)計，從2010年開始，全球電池化學儲能行業(yè)開始逐漸增長，到2017年達到33%的復合增長率，到2018年末，全球累計裝機儲能項目規(guī)模為175.4 GW，增長45%，抽水蓄能系統(tǒng)占比最大為96%，較去年下降1%，電池化學儲能裝機增長最快，達到2 926.6 MW，增長45%，為總裝機量的1.7%，較2017年增長0.5%。

縱觀全球，儲能產(chǎn)業(yè)主要在美國、澳大利亞、韓國、英國、中國、德國等30多個國家和地區(qū)得到大力推廣(見圖1)，在這些國家，政策保障體系的逐步完善，清潔能源被普遍使用及智能化能源系統(tǒng)的快速發(fā)展等共同推動了儲能商業(yè)化進程。市場的發(fā)展進一步刺激負荷集成商、能源服務商、電能服務及售電服務商等參與到儲能市場中，用戶側節(jié)能意識在電費支出減少的過程中同步提高，形成了良性循環(huán)的市場-技術應用。

圖1 2018年新增投運電池化學儲能項目裝機規(guī)模前10名國家或地區(qū)

2 我國儲能行業(yè)現(xiàn)狀

我國已經(jīng)擁有的儲能裝機量為28.9 GW，增長19%，其中抽水蓄能占比98%，電池化學儲能累計裝機389.8 MW，增長45%，占比1.3%。鋰離子電池占58%、鉛蓄電池占36%、液流電池占4%、超級電容占2%、鈉硫電池0.1%。

2017年到2108年，我國新增投入電池化學儲能裝機規(guī)模達到121MW，較2016增長了16%，新規(guī)劃和在建項目裝機規(guī)模也達到705.3MW。各個儲能供應商業(yè)務在政策和市場還不完善的情況下已經(jīng)率先啟動，市場需求也在逐漸提升，預計在短期內(nèi)，電池化學儲能繼續(xù)保持增長勢頭。我國新投運電池化學儲能項目主要分布在全國20多個省市(見圖2)，其中江蘇省、西藏自治區(qū)、山西省、甘肅省、青海省、陜西省等發(fā)展最快。除了開展綜合能源示范和偏遠地區(qū)應用儲能以解決用電難題外，北京市、廣東省、江蘇省等峰谷差價優(yōu)勢明顯的區(qū)域已成為用戶側儲能項目部署的重點。江蘇省與廣東省有良好的市場環(huán)境，項目落地阻力較小，而在北京市開展項目應用還有利于企業(yè)對外的業(yè)務復制和推廣。

圖2 2017—2018年我國10省份電化學儲能項目裝機規(guī)模

3 我國儲能市場發(fā)展趨勢

目前，儲能在我國各領域中的應用還受到市場機制和政策環(huán)境的一定限制，這主要體現(xiàn)在建設層面和商業(yè)化模式上，在建設層面，雖然用戶側分布式儲能系統(tǒng)部署完畢，但是，由于地方缺少操作規(guī)程而難以快速落地實施。并且，現(xiàn)有商業(yè)模式對用戶要求較高、項目投資存在一定風險，技術進步和用戶知識水平的提升要同步進行。在指導意見所設定目標內(nèi)，結合國家能源互聯(lián)、多能互補、電能替代等戰(zhàn)略部署，集中式可再生能源并網(wǎng)領域綜合示范項目必將成為新階段國家和地方支持的重點；并且在電力市場化改革的推動之下，調(diào)峰調(diào)頻輔助服將成為儲能獲取價值增值的主要方式；而隨著儲能技術成本的下降，工商業(yè)用戶側價差收益、需量電費收益、需求響應收益將推動該領域應用初步實現(xiàn)商業(yè)化，而結合配售電市場放開，儲能行業(yè)將成為配售電公司提供增值服務的一個重要環(huán)節(jié)。

3.1 綜合能源示范項目中的儲能系統(tǒng)應用

從我國能源互聯(lián)網(wǎng)、新能源微網(wǎng)、多能互補示范項目(首批多能互補集成化示范工程共23個，其中涉及儲能系統(tǒng)的“風電-光伏-水電-火電-儲能多能互補系統(tǒng)”6個；首批“互聯(lián)網(wǎng)+”智慧能源示范項目56個，有34個項目包含儲能系統(tǒng);28個“新能源微網(wǎng)”項目新增電儲能裝機超過150 MW)中可以發(fā)現(xiàn)，儲能系統(tǒng)已經(jīng)成為我國綜合能源示范項目中重要的技術支撐部分。未來，國家和地方在推進能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補、電能替代和微電網(wǎng)試點項目建設中，勢必考慮儲能技術與其他能源技術的協(xié)同應用，實現(xiàn)“建成一批不同技術類型、不同應用場景的典型項目”的發(fā)展目標。實現(xiàn)儲能設備與電網(wǎng)系統(tǒng)及可再生能源系統(tǒng)的優(yōu)化協(xié)調(diào)運行，實現(xiàn)對儲能設備的友好并網(wǎng)和經(jīng)濟性管理，發(fā)揮儲能系統(tǒng)在不同能源形式間靈活轉(zhuǎn)化的積極作用。為此，《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》明確提出加快優(yōu)質(zhì)調(diào)峰電源設備和儲能設備的建設，加快突破電網(wǎng)平衡和自適應等控制運行的技術。

3.2 電力市場中儲能系統(tǒng)的新機遇

在2016年《電力中長期交易基本規(guī)則(暫行》發(fā)布，提出創(chuàng)建以電力現(xiàn)貨交易和中長期交易相結合的市場化電量平衡機制，文件引入了“獨立輔助服務提供者”的概念，而需求側資源和儲能設備都是符合的具有潛力的“獨立輔助服務提供者”。2016年6月國家能源局正式下發(fā)的《關于促進電儲能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務補償(市場)機制試點工作的通知》，首次明確了儲能系統(tǒng)獨立的電力市場主體地位。2017年國家能源局發(fā)布了《完善電力輔助服務補償(市場)機制工作方案》，對我國電力系統(tǒng)輔助服務，制定了階段性的目標和主要任務。

2018年國家商務部、國家科技部、國家工業(yè)和信息化部、國家環(huán)境保護部及國家能源局等聯(lián)合發(fā)布了《新能源汽車動力蓄電池回收利用試點實施方案》，要求構建回收重復利用的可持續(xù)發(fā)展體系，不斷探索多種商業(yè)模式，鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)有效地溝通與密切地合作，從而滿足市場需求和資源重復利用價值的最大化目標。穩(wěn)定長期的商業(yè)運營模式推動形成動力蓄電池階梯形利用的市場機制。同年，《寧夏電力輔助服務市場運營規(guī)則(試行)》提出電儲能裝置可參與調(diào)峰獲得補償，《廣東調(diào)頻輔助服務市場交易規(guī)則(試行)》指出第三方輔助服務提供者指具備提供調(diào)頻服務能力的裝置，包括儲能設備、儲能系統(tǒng)等；2019年分別有六個行業(yè)規(guī)范推出：《電力儲能用鋰離子電池》、《電力儲能用鉛炭電池》、《電池化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)技術規(guī)定》、《電動汽車充換電設施接入配電網(wǎng)技術規(guī)范》、《電力系統(tǒng)電池化學儲能系統(tǒng)通用技術條件》、《電池化學儲能系統(tǒng)運行指標及評價》。

儲能系統(tǒng)已經(jīng)獲得輔助服務方面市場的獨立主體地位，調(diào)頻與調(diào)峰已經(jīng)成為我國儲能系統(tǒng)在電力市場的重要驅(qū)動和力突破口，儲能系統(tǒng)參與輔助服務的應用價值還需要在實際項目中予以驗證。

3.3 配售電公司增值業(yè)務中儲能或?qū)⒊蔀橹?/h3>

新一輪電力體制改革在輸配售電價改革、直接交易等方面持續(xù)推進。當電力市場購買與銷售電差價空間逐漸減小，用戶側對價格敏感性的增強，使得售電公司所提供的增值服務成為售電市場競爭的關鍵要素，獲得較低的購電價格和獲得更可靠的電力供應成為用戶側的重要目標。儲能技術對配電公司的價值還表現(xiàn)在以下方面。

1)儲能系統(tǒng)參與創(chuàng)造額外收益：售電公司通過提高用戶的用電效率，將額外的富余電量銷售給其他用戶，即在總銷售電量不變的情況下，降低用戶和自身購買電量的成本從而能創(chuàng)造更多的商業(yè)價值。

2)儲能系統(tǒng)參與電力穩(wěn)定供應：儲能系統(tǒng)能為售電公司提供更優(yōu)質(zhì)的負荷曲線，提升售電公司與發(fā)電企業(yè)的博弈能力，同時儲能技術作為穩(wěn)定輸出和提供備用的關鍵技術，將成為售電公司降低電力供應風險的主要方法之一。

3)儲能系統(tǒng)延緩配電資產(chǎn)投資：目前電網(wǎng)公司投資配電資產(chǎn)數(shù)額巨大，投資回收期長，可能面臨較大的投資風險，安裝儲能系統(tǒng)可緩解配電資產(chǎn)投資，永久削減區(qū)域內(nèi)高峰負荷。

4)儲能系統(tǒng)節(jié)省用戶投入：儲能設備的參與可進一步降低用戶在降低配電公司投入的同時，間接降低了終端電費的平均值。而且配電網(wǎng)運營商還可利用額外的獎勵資金與用戶進行分享，進一步降低用戶支出。

5)儲能系統(tǒng)提升客戶服務質(zhì)量：配售電公司要確保用戶能夠安全穩(wěn)定的用電，避免停電事故發(fā)生。儲能系統(tǒng)很大程度上降低了風險事故的發(fā)生，在高峰期釋放電能緩解用電壓力，低谷期儲存電能可充當應急電源，提高配電網(wǎng)運行的可靠性。

3.4 用戶側規(guī)?；瘧脙δ芟到y(tǒng)將推動實現(xiàn)初步商業(yè)化

在電力市場末完全開放的情況下，隨著電能儲存成本的下降，固定峰谷電價下獲取充放電收益成為電能存儲應用的主要價值來源，而需量電費管理和儲能參與需求響應也為系統(tǒng)應用提供了額外收益，此類收益疊加使儲能技術投資回收期在7～9年(主要是電池化學儲能項目)。

儲能系統(tǒng)綜合分析收益計算公式如下 ：

EA=E1+E2-E3

式中，EA為儲能系統(tǒng)全部收益；E1為發(fā)-輸-配-售環(huán)節(jié)的收益；E2為政府補貼；E3為設備折舊費。

而與分布式能源相結合的儲能應用，特別是分布式光儲應用已成為部分產(chǎn)業(yè)園區(qū)項目的“標配”，例如，上海電力學院臨港新校區(qū)在2018年9月被國家發(fā)改委、國家能源局列為“新能源微電網(wǎng)示范項目”，在校園內(nèi)，都配置光伏發(fā)電、風力發(fā)電等新能源分布式發(fā)電系統(tǒng)及儲能系統(tǒng)。這些新能源將承擔校園內(nèi)17%的電力供應，避免了斷電、離網(wǎng)對數(shù)據(jù)存儲、安全監(jiān)控等。

用戶側儲能在以下三類地區(qū)的應用。

1)第一類地區(qū)是良好電價環(huán)地區(qū)。廣東、江蘇、北京等省市具有良好的峰谷電價政策，并且有良好的項目推廣價值，用戶節(jié)能降耗意識強，市場環(huán)境與政策都支持儲能系統(tǒng)參與需求響應或電力市場并獲取收益。

2)第二類地區(qū)是國家政策支持地區(qū)。江西省宜春市、河北省邯鄲市、遼寧省大連市三市已發(fā)布關于促進儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施意見，貴州省畢節(jié)市、湖南省、北京市等地也相繼出臺儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術應用的相關政策，這些地區(qū)還有望在未來幾年落實直接資金支持政策，進一步帶動儲能實現(xiàn)規(guī)?；瘧谩?/p>

3)第三類地區(qū)是電力市場，特別是輔助服務市場優(yōu)先開放地區(qū)。東北、張家口和其他輔助服務市場開放區(qū)域為聯(lián)合儲能，即發(fā)電側儲能和用戶側儲能參與調(diào)峰調(diào)頻輔助服務獲取收益提供了平臺，內(nèi)蒙古自治區(qū)、廣東省、浙江省、山東省、山西省、甘肅省、四川省等七省區(qū)有望率先實現(xiàn)電力現(xiàn)貨市場交易。

3.5 工商業(yè)用戶側是儲能技術重點應用領域

從電價分類可以看出，各地區(qū)一般工商業(yè)用戶或大工業(yè)用戶峰谷價差最大，儲能系統(tǒng)重點是第三產(chǎn)業(yè)用戶和部分非24小時三班生產(chǎn)的工業(yè)用戶，城鄉(xiāng)居民側雖有儲能應用需求，但是經(jīng)濟性較差；第二產(chǎn)業(yè)中，已知材料制造、設備制造、石化加工、食品制造、水泥制造、和采礦行業(yè)均有調(diào)峰需求；在第三產(chǎn)業(yè)中，大部分以商業(yè)、住宿、餐飲為經(jīng)營業(yè)務的建筑主體均存在儲能應用空間，其中以公共管理、醫(yī)療教育等其他社會保障為出發(fā)的社會主體由于缺少峰谷價機制或持續(xù)提供保障性服務而缺少運行調(diào)整的靈活性，部分醫(yī)院與校園負荷穩(wěn)定同樣具有儲能應用空間。

綜上所述，儲能技術用戶側應用重點為工商業(yè)用戶側，工業(yè)用戶還要考慮用戶實際樓宇、商業(yè)建筑、酒店等大型綜合建筑具有較大儲能應用潛力。此類主體將成為儲能應用重點開發(fā)用戶群體。

3.6 獨立電儲能初具商業(yè)價值

獨立儲能系統(tǒng)在用戶側應用廣泛，在各省、市、自治區(qū)峰谷分時電價支持下，其獲益點較為清晰。在《關于完善兩部制電價用戶基本電價執(zhí)行方式的通知》指導下，電價計費方式調(diào)整成為用戶側儲能技術應用的重要獲益點，通過儲能優(yōu)化用戶負荷降低最大需量電費支出也成為系統(tǒng)集成商與用戶分享價值收益的關鍵。

“十三五”初期，隨著國家對儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關注，加快部署用戶側“商業(yè)化”儲能項目，例如北京市以其較高的峰谷電價差和良好的示范效應為能項目的重要地區(qū)。目前，鉛碳電池和鋰離子電池項目的投資回收期在7～9年。隨著儲能技術成本的下降和各地方直接資金支持政策的出臺，已初具商業(yè)價值的用戶側獨立儲能項目將率先在全國鋪開。

3.7 分布式光儲顯現(xiàn)優(yōu)勢

近年來，隨著國家對可再生能源開發(fā)的支持，特別是給予分布式光伏上網(wǎng)補貼，分布式能源在用戶側得到規(guī)?；_發(fā)和利用，儲能系統(tǒng)應用既提高了分布式能源發(fā)電的穩(wěn)定性，又提高了可再生能源的利用率。同時，在示范項目的支持下，要保障可再生能源高滲透率和提高波動性可再生能源接入配電網(wǎng)的比例，同時在可再生能源規(guī)?；们闉闆r下，要保證盡量“自發(fā)自用”，形成微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部高度“自治”能力，必然要引進儲能技術應用。

4 結 論

與全球儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應用情況不同，國內(nèi)大型儲能示范項目多在可再生能源并網(wǎng)側體現(xiàn)。由于儲能在提高輸出質(zhì)量和促進消納等方面的利益難以得到準確衡量，該應用領域全部以示范應用形式體現(xiàn)，并且我國電力市場開放程度有限，市場化價格機制和現(xiàn)貨市場交易機制尚未完全形成，雖然一定程度上制約了儲能技術的靈活應用，但是也為儲能技術應用提供了保護，固定峰谷電價、需量電費管理和即將全面推廣的需求響應，能為儲能技術應用提供較為固定的收益，隨著儲能技術成本的下降，項目投資回收期將縮短，用戶側也成為了最具有商業(yè)化基礎的應用領域，最終系統(tǒng)將應用于發(fā)輸配售全部環(huán)節(jié)。

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