電化學(xué)儲(chǔ)能政策及典型應(yīng)用項(xiàng)目分析

唐憲友 楊 健 王 睿 王 強(qiáng) 車 晟 張亞南

（中國(guó)廣核新能源控股有限公司）

0 引言

電化學(xué)儲(chǔ)能是指通過(guò)電池所完成的能量?jī)?chǔ)存、釋放與管理過(guò)程。一般指各種二次電池儲(chǔ)能，是利用化學(xué)元素做儲(chǔ)能介質(zhì)，充電與放電過(guò)程伴隨著儲(chǔ)能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。主要包括液流電池、鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池等。

據(jù)CNESA，2020年全球新增已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模191.1GW，同比增長(zhǎng)3.4%，其中電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)總裝機(jī)規(guī)模為14.2GW。我國(guó)、美國(guó)和歐洲占據(jù)2020年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)的主導(dǎo)地位，合計(jì)占全部新增裝機(jī)規(guī)模的86%［1］。

風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電顯示出較強(qiáng)的隨機(jī)性與波動(dòng)性，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全與穩(wěn)定［2］。對(duì)電力系統(tǒng)的持續(xù)性和可靠性運(yùn)行產(chǎn)生十分不利影響［3］。電化學(xué)儲(chǔ)能與新能源發(fā)電結(jié)合不僅可以解決上述問題，還廣泛應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)以及電網(wǎng)側(cè)。應(yīng)用于發(fā)電側(cè)可以提供快速調(diào)頻響應(yīng)，提升新能源并網(wǎng)；應(yīng)用于電網(wǎng)側(cè)可以提供輔助服務(wù)，減少低效投資；應(yīng)用于用戶側(cè)可以與分布式能源配套并用于峰谷電價(jià)套利。隨著儲(chǔ)能系統(tǒng)成本快速下降，新能源快速發(fā)展帶來(lái)的儲(chǔ)能市場(chǎng)需求快速上升，儲(chǔ)能大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用趨勢(shì)明朗。

1 電化學(xué)政策分析

1.1 美國(guó)政策分析

為推動(dòng)新能源發(fā)電持續(xù)發(fā)展，提高清潔能源利用率，全球相繼出臺(tái)政策對(duì)新能源發(fā)電配套儲(chǔ)能進(jìn)行規(guī)劃。美國(guó)、德國(guó)、澳大利亞等國(guó)對(duì)新能源發(fā)電配置儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行財(cái)稅補(bǔ)貼以加速儲(chǔ)能布局。美國(guó)在儲(chǔ)能技術(shù)和政策方面一直遙遙領(lǐng)先，下面重點(diǎn)介紹美國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能相關(guān)政策。

2010年前，太陽(yáng)能光熱發(fā)電占據(jù)美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)主導(dǎo)地位，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)能熱發(fā)電不僅技術(shù)成熟，整體造價(jià)也比較低。2011年，美國(guó)能源部發(fā)布未來(lái)五年儲(chǔ)能戰(zhàn)略規(guī)劃，決定開發(fā)具有相當(dāng)循環(huán)壽命且經(jīng)濟(jì)的電池儲(chǔ)能技術(shù)，建立電池儲(chǔ)能輔助服務(wù)示范項(xiàng)目，持續(xù)研發(fā)包括鈉電池、液流電池在內(nèi)的新一代電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，并在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用，拉開了電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展的序幕。美國(guó)能源部出臺(tái)《復(fù)蘇與再投資法案》加快電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。隨后，美國(guó)各州也陸續(xù)頒布相關(guān)法案和決議明確儲(chǔ)能部署以增強(qiáng)清潔能源在電網(wǎng)中的穩(wěn)定性和彈性，目前共有47個(gè)州處于儲(chǔ)能部署和實(shí)施的各個(gè)階段。

在相關(guān)政策的支持下，電化學(xué)儲(chǔ)能迅速成為美國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展中的中堅(jiān)力量。2013～2019年間，美國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)容量從不足200MW 增加至1597MW，增長(zhǎng)近8倍，占所有新增儲(chǔ)能容量的三分之二。

美國(guó)對(duì)清潔能源示范項(xiàng)目進(jìn)行補(bǔ)貼及稅收減免，扶持范圍逐漸擴(kuò)大并覆蓋整個(gè)儲(chǔ)能領(lǐng)域，為電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。2009年，美國(guó)政府頒發(fā)《復(fù)蘇與再投資法案》對(duì)儲(chǔ)能項(xiàng)目進(jìn)行扶持，撥款約7000萬(wàn)美元資助9個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能相關(guān)示范項(xiàng)目；2020年，美國(guó)能源部對(duì)11個(gè)電池儲(chǔ)能創(chuàng)新制造工藝研發(fā)項(xiàng)目提供4530萬(wàn)美元支持，旨在進(jìn)一步降低電池儲(chǔ)能成本，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)效益。

在稅收減免方面，自2009年起，美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)一系列《可再生與綠色能源存儲(chǔ)技術(shù)方案》給電網(wǎng)電化學(xué)儲(chǔ)能投資提供15億美元的稅收減免、投資稅收抵減和5～7年期加速折舊政策。其中投資稅收優(yōu)惠政策（ITC）在美國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展中起著非常關(guān)鍵作用，它規(guī)定“光伏與儲(chǔ)能”項(xiàng)目可以根據(jù)設(shè)備總投資的30%抵扣相應(yīng)納稅款，但補(bǔ)貼僅限于開發(fā)商和利益相關(guān)者。2016年，美國(guó)儲(chǔ)能協(xié)會(huì)向美國(guó)參議院提議將私人機(jī)構(gòu)或個(gè)體投資者也納入投資稅收減免范圍。該提議在2020年獲得聯(lián)邦政府批準(zhǔn)，獨(dú)立儲(chǔ)能被正式納入ITC激勵(lì)范圍。2020年開始，新裝光伏發(fā)電和儲(chǔ)能裝置稅收減免比例逐漸降低為26% （2020年）、22% （2021年）；2022年起僅工商業(yè)用戶發(fā)電儲(chǔ)能裝置可享受10%的減免，居民用戶將不再享受這一優(yōu)惠。2013年修訂版《存儲(chǔ)法案》降低了電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目貸款門檻，可獲得信貸的儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)模從原先的20kW 降低為5kW，以此鼓勵(lì)小型企業(yè)參與其中，為用戶側(cè)儲(chǔ)能提供靈活的租賃模式。

除了全國(guó)范圍內(nèi)的政策，各州均根據(jù)自身電網(wǎng)、新能源以及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求制定財(cái)政激勵(lì)政策。加州是美國(guó)儲(chǔ)能規(guī)模最大的地區(qū)，本州的儲(chǔ)能激勵(lì)政策主要應(yīng)用于用戶側(cè)，除了投資稅收優(yōu)惠政策以外，還包括自發(fā)電量激勵(lì)計(jì)劃 （SGIP）以及凈電量結(jié)算制度。

美國(guó)無(wú)全國(guó)性的電力市場(chǎng)，共有10家區(qū)域輸電組織／獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商，包括加州獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商、紐約市獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商、美國(guó)西南電力運(yùn)營(yíng)商、美國(guó)中部獨(dú)立運(yùn)營(yíng)商、德州電力可靠性委員會(huì)等。

明確的電力市場(chǎng)機(jī)制為儲(chǔ)能提供了市場(chǎng)化的收益來(lái)源同時(shí)保證了儲(chǔ)能收益的穩(wěn)定性。2018年，美國(guó)841號(hào)法令公布了儲(chǔ)能系統(tǒng)公平參與電力市場(chǎng)的相關(guān)規(guī)則，儲(chǔ)能作為獨(dú)立單元參與電力市場(chǎng)。

電力市場(chǎng)調(diào)頻輔助服務(wù)是美國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)最大應(yīng)用市場(chǎng)，2018年美國(guó)有76%的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)參與當(dāng)?shù)仉娏φ{(diào)頻輔助服務(wù)。美國(guó)不同區(qū)域電力市場(chǎng)調(diào)頻機(jī)制存在差別，具體表現(xiàn)在調(diào)頻標(biāo)的、出清關(guān)系、交易和結(jié)算方式等方面。

1.2 中國(guó)政策分析

在進(jìn)入“十四五”發(fā)展的新階段，電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)在“十四五”期間我國(guó)能源體系建設(shè)中的關(guān)鍵地位越發(fā)凸顯，面對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能商業(yè)化和規(guī)?；l(fā)展的需求，國(guó)家層面及地方政府出臺(tái)了大力支持儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策。在機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的大背景下，2021年對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能而言將是政策“豐收年”。

2021年2月，國(guó)家發(fā)改委與國(guó)家能源局出臺(tái)《關(guān)于推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》。文件明確網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化實(shí)施路徑將通過(guò)優(yōu)化整合地區(qū)電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)、負(fù)荷側(cè)資源，以先進(jìn)技術(shù)突破和體制機(jī)制創(chuàng)新為支撐，探索構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)高度融合的新型電力系統(tǒng)發(fā)展路徑［4］。

2021年7月，國(guó)家能源局繼續(xù)出臺(tái)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，文件指出到2025年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變。新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，核心技術(shù)裝備自主可控水平大幅提升，在低成本、高安全、高可靠、長(zhǎng)壽命等方面取得長(zhǎng)足進(jìn)步，標(biāo)準(zhǔn)體系基本完善，產(chǎn)業(yè)體系日趨完備，市場(chǎng)環(huán)境和商業(yè)模式基本成熟，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬(wàn)千瓦以上［5］。

2021年7月，國(guó)家發(fā)改委與國(guó)家能源局出臺(tái)《關(guān)于鼓勵(lì)可再生能源發(fā)電企業(yè)自建或購(gòu)買調(diào)峰能力增加并網(wǎng)規(guī)模的通知》，文件強(qiáng)調(diào)，鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)通過(guò)自建或購(gòu)買調(diào)峰儲(chǔ)能能力的方式，增加可再生能源發(fā)電裝機(jī)并網(wǎng)規(guī)模。超過(guò)電網(wǎng)企業(yè)保障性并網(wǎng)以外的規(guī)模初期按照功率15%的掛鉤比例（時(shí)長(zhǎng)4h以上，下同）配建調(diào)峰能力，按照20%以上掛鉤比例進(jìn)行配建的優(yōu)先并網(wǎng)。配建比例2022年后根據(jù)情況適時(shí)調(diào)整，每年公布一次［6］。

2021年8月，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)出臺(tái)《關(guān)于進(jìn)一步完善分時(shí)電價(jià)機(jī)制的通知》，通知明確分時(shí)電價(jià)機(jī)制執(zhí)行范圍，峰谷差率超過(guò)40%的地方，峰谷電價(jià)價(jià)差不低于4∶1，其他地區(qū)不低于3∶1，尖峰電價(jià)上浮不低于20%。鼓勵(lì)工商業(yè)用戶通過(guò)開展綜合能源利用、配置儲(chǔ)能等方式進(jìn)一步降低高峰時(shí)段用電負(fù)荷、增加低谷用電量，通過(guò)改變用電時(shí)段來(lái)降低用電成本［7］。

2021年8月，國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理暫行辦法（征求意見稿）》，進(jìn)一步加強(qiáng)了我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理，進(jìn)一步推進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能行業(yè)健康有序發(fā)展［8］。

2021年12月，工信部發(fā)布《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》和《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法》，根據(jù)新的文件對(duì)不同類型鋰離子電池的能量密度做出規(guī)范：對(duì)消費(fèi)單體電池能量密度要求≥230Wh／kg，其他能量型電池單體能量密度≥160Wh／kg，循環(huán)壽命≥1000次且容量保持率≥80%，功率型電池的單體能量密度≥500W／kg。儲(chǔ)能型單體電池能量密度要求≥145Wh／kg，循環(huán)壽命≥5000次且容量保持率≥80%。

2 電化學(xué)儲(chǔ)能典型應(yīng)用項(xiàng)目分析

2019年7月， “英吉沙20MW 光伏發(fā)電3MW／6MWh電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目”正式列入新疆首批光伏電站發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能試點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目為該集團(tuán)首個(gè)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。項(xiàng)目可享受“光伏電站配置儲(chǔ)能系統(tǒng)增加100小時(shí)計(jì)劃電量”、棄電回收、考核減免等為期5年鼓勵(lì)性政策。本項(xiàng)目工程靜態(tài)投資1295.49萬(wàn)元，工程動(dòng)態(tài)總投資1300.11萬(wàn)元。

本項(xiàng)目?jī)?chǔ)能系統(tǒng)容量為3MW／6MWh，采用集中布置、交流側(cè)并網(wǎng)方式。儲(chǔ)能系統(tǒng)由三個(gè)1MW／2MWh的儲(chǔ)能子系統(tǒng)組成，每個(gè)子儲(chǔ)能系統(tǒng)包含儲(chǔ)能電池系統(tǒng)、儲(chǔ)能功率變換（PCS）及升壓系統(tǒng)兩部分，其中儲(chǔ)能電池系統(tǒng)采用1座標(biāo)準(zhǔn)40尺集裝箱安裝方式，集裝箱內(nèi)磷酸鐵鋰電池容量為2MWh；儲(chǔ)能功率變換系統(tǒng)及升壓變壓器采用1座標(biāo)準(zhǔn)20尺集裝箱安裝方式，集裝箱內(nèi)雙向逆變系統(tǒng)由2臺(tái)容量為500kW PCS構(gòu)成，三相干式雙分裂變壓器容量為1.25MVA。三個(gè)子儲(chǔ)能系統(tǒng)在10kV交流側(cè)并聯(lián)后，以1回新建集電線路接入英吉沙20WMp光伏電站10kV母線側(cè)本次擴(kuò)建的10kV間隔。下圖為項(xiàng)目建成后照片。

圖 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)圖片

本電站于2019年12月并網(wǎng)，2020年1月完成調(diào)試，限電時(shí)段采用電話申請(qǐng)每日“一充一放”的運(yùn)行方式。截至2021年12月累計(jì)充電200余次，放電200余次，充電時(shí)長(zhǎng)462.45h，放電時(shí)長(zhǎng)375.89h；累計(jì)充電電量89.235萬(wàn)kWh，累計(jì)放電電量78.525萬(wàn)kWh；自用充電量66.485萬(wàn)kWh，自用放電量58.95萬(wàn)kWh，調(diào)峰充電量22.75萬(wàn)kWh，調(diào)峰放電量19.575萬(wàn)kWh，廠用電量4.1193萬(wàn)kWh，充電時(shí)間段主要為每日12：00～17：00，放電時(shí)間段主要為每日20：00～24：00。調(diào)峰模式是通過(guò)OMS系統(tǒng)提前一天申報(bào)，當(dāng)日電話申請(qǐng)，調(diào)度根據(jù)大網(wǎng)負(fù)荷調(diào)整儲(chǔ)能電站充／放電AGC指令。自用模式當(dāng)日電話申請(qǐng)，電站根據(jù)限電情況自己調(diào)節(jié)儲(chǔ)能電站充／放電AGC指令。

目前項(xiàng)目已運(yùn)行2年之久，儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，基本可以實(shí)現(xiàn)增加計(jì)劃發(fā)電量，同時(shí)根據(jù)新疆發(fā)改委下發(fā)《新疆電網(wǎng)發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能管理辦法》的函征求意見，該項(xiàng)目納入可參與輔助服務(wù)市場(chǎng)范圍，同時(shí)通過(guò)AGC改造，可用功率指標(biāo)提升，兩個(gè)細(xì)則考核分?jǐn)?shù)明顯降低。

3 電化學(xué)儲(chǔ)能規(guī)劃情況

根據(jù)聯(lián)盟最新數(shù)據(jù)，2021年，各地儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)劃及新能源發(fā)電配儲(chǔ)能的規(guī)模合計(jì)約為47.51GW／95.89GWh，高于國(guó)家制定的30GW 的發(fā)展目標(biāo)，見下表。這進(jìn)一步說(shuō)明在新能源發(fā)電滲透率快速提升的背景下，電網(wǎng)的系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力持續(xù)增大，對(duì)靈活性調(diào)峰資源的需求不斷增加，需要建設(shè)新的可調(diào)節(jié)電源用以緩解電網(wǎng)壓力。在此的背景下，新能源發(fā)電與儲(chǔ)能協(xié)同發(fā)展成為“十四五”時(shí)期乃至長(zhǎng)期的重頭戲。

表 可再生能源配置1GW 以上省清單

4 結(jié)束語(yǔ)

一是建議配置方式以電網(wǎng)側(cè)為主，發(fā)電側(cè)為輔。電網(wǎng)側(cè)配置電化學(xué)儲(chǔ)能具有優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行，提高儲(chǔ)能設(shè)施利用率等方面的優(yōu)點(diǎn)，更能進(jìn)一步發(fā)揮電化學(xué)儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)建議，可由獨(dú)立第三方牽頭，對(duì)區(qū)域內(nèi)發(fā)電側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能集中建設(shè)，再由電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)用，充分發(fā)揮電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目效果。

二是建議統(tǒng)籌規(guī)劃配置的比例和規(guī)模。配置比例和規(guī)模要結(jié)合本地電網(wǎng)、負(fù)荷特性、電源結(jié)構(gòu)等因素，因地制宜規(guī)劃，而不是一刀切，避免造成儲(chǔ)能資源浪費(fèi)或不足。

三是建議盡快出臺(tái)電化學(xué)儲(chǔ)能政策機(jī)制。建議主管部門充分考慮電化學(xué)儲(chǔ)能對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的作用，研究和出臺(tái)光熱電站作為調(diào)峰機(jī)組或儲(chǔ)能電站的扶持政策［9］。