碳達峰碳中和目標(biāo)下儲能發(fā)展的研究

季鵬程

（中國華電集團有限公司上海公司，上海 200126）

0 引言

中國的“碳達峰碳中和”路徑走的是一條中國特色的道路。第一在于，規(guī)模巨大，減排時間很短，只有40年，速度快。第二，要實現(xiàn)能源、經(jīng)濟、環(huán)境同步調(diào)整。新發(fā)展格局下，對于儲能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展有整體性的影響。新能源是儲能發(fā)展的重大動力。過去，能源轉(zhuǎn)型強度越大，新能源發(fā)展越高，儲能需要越大。現(xiàn)在，雙碳下儲能發(fā)展增加了新的動力。未來，新能源和儲能會有更加跨越式的發(fā)展。

1 儲能發(fā)展現(xiàn)狀評價

1.1 儲能發(fā)展規(guī)模

參考中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)專業(yè)應(yīng)用技術(shù)聯(lián)盟的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，直到2020年底，全世界儲能裝機設(shè)備早已實現(xiàn)191GW，在這其中，抽水蓄能裝機設(shè)備占據(jù)儲能總裝機設(shè)備的90.30%，電化學(xué)儲能裝機設(shè)備比例為7.50%，熔融鹽儲熱裝機設(shè)備比例為1.80%，壓縮處理空氣儲能與飛輪控制部件儲能比例都是0.20%。2020年新加儲能裝機設(shè)備6.4GW，雖然有疫情影響仍逆勢增長，在這其中，電化學(xué)儲能打破10GW。直到2020年底，中國已經(jīng)投入儲能項目積累35.6GW，新加裝機設(shè)備3.2GW，相比同時間增加9.80%。我國抽水蓄能裝機占儲能總裝機的89.3%，電化學(xué)儲能裝機設(shè)備比例為9.20%，熔融鹽儲熱裝機設(shè)備比例為1.50%，壓縮空氣儲能裝機占比為0.03%。

1.2 儲能發(fā)展特點

目前，抽水蓄能主導(dǎo)作用地位不變，電化學(xué)儲能提升發(fā)展非常迅速，儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有以下具體特點。

（1）運營費用低廉的大型儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，抽水蓄能主導(dǎo)作用地位不變。抽水蓄屬于大型、集中型能量保存，其專業(yè)應(yīng)用技術(shù)十分成熟穩(wěn)定，運行工作成本費用偏低。抽水蓄能在儲能應(yīng)用過程里的主導(dǎo)作用地位，短時間內(nèi)依然不會被動搖。

（2）電化學(xué)儲能迅速提升發(fā)展，是儲能交易市場提升發(fā)展的全新推動力。電化學(xué)儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)持續(xù)獲得突破，儲能設(shè)備設(shè)施的投資維護保修成本費用大幅減少，儲能容量上限進一步提升，使用壽命期限延遲。電化學(xué)儲能未來規(guī)模化開發(fā)具有重要意義，（低成本）高效率的電化學(xué)儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)為中國儲能產(chǎn)業(yè)提升發(fā)展明確分布方向[1]。

2 儲能技術(shù)及成本趨勢

2.1 儲能技術(shù)類型

儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，是表示使用一定的方式或設(shè)備把電能轉(zhuǎn)變成為其他方式的能量并且展開高效的保存。一般實際狀況下儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，包括本體專業(yè)應(yīng)用技術(shù)和使用專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，在這其中本體專業(yè)應(yīng)用技術(shù)是儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)的根本基礎(chǔ)。儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)路線多樣，包含電儲能、熱儲能與氫儲能三大種類，在這其中電儲能是重要的儲能模式，也劃分為兩大類方式，依次是電化學(xué)儲能與機械設(shè)備儲能。在電化學(xué)儲能里，通常包含各種工作電池專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，當(dāng)前通常包括鋰工作電池儲能、鉛化學(xué)蓄電池儲能與鈉硫工作電池儲能；機械設(shè)備儲能通常都是經(jīng)過物理模式展開水平保存，當(dāng)前通常包括抽水蓄能、壓縮處理空氣儲能與飛輪控制部件儲能[2-5]。各儲能技術(shù)特點如表1所示。

2.2 儲能技術(shù)成本趨勢分析

平準化度電成本（Levelized Cost of Elcctricity，簡稱LCOE）是衡量各種能源新技術(shù)經(jīng)濟性的常用方法，其指為考慮資金時間價值的儲能設(shè)備每kWh發(fā)電量的全生命周期成本。計算儲能系統(tǒng)成本時需要考慮各生命周期部分，包建設(shè)、運行、維護、退役等。儲能電站的工作周期成本費用，通常都是由安裝設(shè)置成本費用與運行工作成本費用組成，在這其中，安裝設(shè)置成本費用劃分為體系成本費用、額定有效功率轉(zhuǎn)化處理成本費用以及土建成本費用三大部分，運行工作成本費用劃分為運行流通維護成本費用、電站回收重復(fù)利用殘值以及其他成本費用。通過建立成本學(xué)習(xí)曲線模型預(yù)測儲能成本的變化，分析機械類儲能、電氣儲能專業(yè)應(yīng)用技術(shù)等不同種類儲能成本費用，具體如下：

（1）壓縮空氣儲能。2021-2030年，成本降至800-1000元/kWh；到2050年，成本降至600-800元/kWh。

（2）鋰離子電池。2021-2030年，成本降至1000-1500元/kWh。到2050年，成本降至600-800元/kWh。

（3）液流電池。2021-2030年，成本降至2200-2500元/kWh；到2050年，成本降至1800-2000元/kWh。

（4）鉛蓄電池。2021-2030年，成本降至500-600元/kWh。到2050年，成本降至400-500元/kWh。

表1 各類儲能技術(shù)特點專業(yè)應(yīng)用技術(shù)種類

3 “雙碳”目標(biāo)下儲能發(fā)展

碳達峰、碳中和，是國家通過反復(fù)思考做出的重大策略，事情影響關(guān)乎華夏民族永續(xù)提升發(fā)展與建設(shè)人類命運共同體。我國實施“碳達峰、碳中和”途徑，不僅需要完成“碳達峰、碳中和”目標(biāo)，又要保障國家能源安全，我國面臨巨大挑戰(zhàn)。因此，實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，其主要實施路徑包括三個方面：①減少高碳能源的使用和消費（主要為化石能源）；②用低碳或零碳的可再生能源來替代一部分傳統(tǒng)高碳能源；③通過碳匯和CCUS來實現(xiàn)CO2的吸收與封存。如圖1所示。

充分保障國家的物質(zhì)能源安全，第一步要求減少油氣的依存度。中國石油、天然氣的對外依存已經(jīng)分別超過了70%和40%，要充分保障國家物質(zhì)能源安全，應(yīng)該減少油氣的依賴；此外，需要在不穩(wěn)定的可再生能源成為主體能源的情景下，保障國家能源體系的運行安全。降低油氣依存度和可再生能源成為主體能源必然引起多方面的挑戰(zhàn)：（1）可再生重復(fù)利用物質(zhì)能源成為核心主要體物質(zhì)能源，需要投資建設(shè)以可再生重復(fù)利用物質(zhì)能源為核心主要體的物質(zhì)能源系統(tǒng)，要求經(jīng)過儲能處理和解決其間斷周期性、不固定性與工作周期性的主要矛盾；（2）減少化石能源，使化石能源由主體能源變?yōu)檩o助能源，需要通過儲能技術(shù)大幅提高原有化石能源系統(tǒng)靈活性；（3）降低油氣依存度，其主要手段是交通的電氣化，需要大力發(fā)展動力電池技術(shù)。因此，在可再生重復(fù)利用物質(zhì)能源成為核心主要體物質(zhì)能源、化石礦物自然能源轉(zhuǎn)化為輔助物質(zhì)能源與動力工作電池專業(yè)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展歷程里，對儲能提出了重大需求。

4 儲能發(fā)展的優(yōu)化策略

4.1 明確政策導(dǎo)向，推動產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

第一，明確責(zé)任主體。確定儲能項目的綜合管理法律責(zé)任與主體法律責(zé)任，增強對儲能體系的安全綜合管理，持續(xù)更換革新、改善提升有關(guān)參考應(yīng)用標(biāo)準與標(biāo)準規(guī)范。其次，明確市場主體身份。確定儲能項目的操作應(yīng)用流程與手續(xù)，包括消防、環(huán)境、土地、并網(wǎng)等。第三，確定科學(xué)合理市場實際價格體制。堅持“誰受益、誰擔(dān)負”的根本原則，成立發(fā)電、高壓傳輸工作電網(wǎng)、客戶一起擔(dān)負的科學(xué)合理的市場交易化市場實際價格體制。在結(jié)尾，加快提速推進電力市場交易化發(fā)展進度。使用市場交易化方式處理和解決儲能體系使用里的難題矛盾問題，在市場交易化前期要求對儲能完成社會收益，并且賦予一定的資產(chǎn)補償。

4.2 建立長效機制，促進成本疏導(dǎo)

落實好前瞻性策劃分析探究，規(guī)避物質(zhì)資源無效配備設(shè)計；認真貫徹落實配套支持國家管理政策，推進友好型可再生重復(fù)利用物質(zhì)能源方式提升發(fā)展。在電力交易市場與市場實際價格體制，還沒有好辦法表現(xiàn)配套體系使用價值的時候，需要宣傳推廣抽水蓄能國家管理政策，并且頒布實行逐步過渡轉(zhuǎn)化國家管理政策，從而充分保障可再生重復(fù)利用物質(zhì)能源和儲能聯(lián)合提升發(fā)展；分析探究儲能配額體制，提升“綠色電力”認證比例權(quán)重，參考中國綠證交易與可再生重復(fù)利用物質(zhì)能源配額體制。與此同時，推進成立市場交易化長效體制與全局衡定的儲能市場實際價格體制，完成“綠色價值”的費用成本疏導(dǎo)。

5 結(jié)語

綜上所述，完成“雙碳”發(fā)展目標(biāo)是一場深入的物質(zhì)能源與第二產(chǎn)業(yè)社會革命，將會對社會交易市場經(jīng)濟日常生活產(chǎn)生深遠影響。儲能是完成“雙碳”發(fā)展目標(biāo)與物質(zhì)能源革命的重點支撐專業(yè)應(yīng)用技術(shù)，提升發(fā)展儲能具備重大的戰(zhàn)略發(fā)展實踐影響意義。