摘 要:新型儲能在全球碳中和及能源轉(zhuǎn)型的大背景下,展現(xiàn)出銳不可當(dāng)?shù)陌l(fā)展勢頭,全球儲能市場進(jìn)入飛速發(fā)展階段,2023年也成為我國儲能行業(yè)爆發(fā)的元年。從頂層設(shè)計(jì)到落地方案,新型儲能已成為國家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略版圖的核心組成部分。本文闡述了我國新型儲能的發(fā)展現(xiàn)狀,從經(jīng)濟(jì)性、安全性、政策性和人才儲備四方面分析其面臨的挑戰(zhàn),從政策、市場、技術(shù)三個(gè)領(lǐng)域探析其戰(zhàn)略機(jī)遇,并提出強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃引領(lǐng)、完善新型儲能產(chǎn)業(yè)市場運(yùn)行機(jī)制、加大研發(fā)投入推動技術(shù)創(chuàng)新、建立終身負(fù)責(zé)制破除惡性競價(jià)、建立安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證體系、拓展海外市場提升國際影響力六點(diǎn)對策建議。
關(guān)鍵詞:新型儲能;能源轉(zhuǎn)型;戰(zhàn)略機(jī)遇 ;碳中和
隨著全球碳中和及能源轉(zhuǎn)型進(jìn)程的推進(jìn),新型儲能在世界范圍內(nèi)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。
新型儲能是指除抽水蓄能外,以輸出電力為主要形式,并對外提供服務(wù)的儲能技術(shù),具有建設(shè)周期短、布局靈活、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢,可在電力系統(tǒng)運(yùn)行中發(fā)揮調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)壓、備用、黑啟動、慣量響應(yīng)等多種功能,是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)。新型儲能主要包含電化學(xué)儲能、電磁儲能、機(jī)械儲能、氫儲能、熱儲能五類。
當(dāng)前,我國正處于能源革命時(shí)代,作為全球最大的能源生產(chǎn)和消費(fèi)國,我國既面臨著能源安全和可持續(xù)性發(fā)展的挑戰(zhàn),同時(shí)也蘊(yùn)藏著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?023年,我國新型儲能產(chǎn)業(yè)在政策、商業(yè)模式等多方利好下取得跨越式發(fā)展,已成為我國實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型道路上的強(qiáng)有力支撐。我國新型儲能領(lǐng)域完善的產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢持續(xù)凸顯,工商業(yè)儲能、共享儲能等應(yīng)用場景展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿?,同時(shí)新型儲能企業(yè)發(fā)力突圍,新材料、新技術(shù)、新工藝、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。推動能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級,助力經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展,我國新型儲能引領(lǐng)全球的重要戰(zhàn)略機(jī)遇期已至(見圖1)。
美國、歐盟、英國、日本、韓國等全球主要經(jīng)濟(jì)體已將發(fā)展新型儲能產(chǎn)業(yè)上升為國家或地區(qū)戰(zhàn)略,注重技術(shù)創(chuàng)新、市場應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈本土化和綠色低碳發(fā)展。美國很早就認(rèn)識到儲能技術(shù)對保障電網(wǎng)安全性和可靠性的重要作用,極為重視對新型儲能技術(shù)的開發(fā),從頂層設(shè)計(jì)、財(cái)政保障、稅收抵免到多元化技術(shù)路線等多方面出發(fā),構(gòu)建現(xiàn)代化電網(wǎng)體系并推動下一代電池儲能技術(shù)變革性創(chuàng)新。歐盟更為關(guān)注電池儲能技術(shù)的研發(fā),將其視為實(shí)現(xiàn)工業(yè)、交通、建筑等行業(yè)電氣化,促進(jìn)向“碳中和”社會發(fā)展的重要技術(shù)手段,希望利用高性能新型儲能電池占據(jù)未來電氣化社會核心地位,爭奪全球電池研發(fā)和生產(chǎn)的主導(dǎo)權(quán)。日本人口密度較大,且國土面積有限,相較大規(guī)模太陽能光伏技術(shù),政府更鼓勵(lì)采用“分布式清潔能源+儲能”技術(shù),以應(yīng)對日益增長的能源需求。近年來,中國政府發(fā)布多項(xiàng)針對性政策鼓勵(lì)新型儲能技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展。中國更注重?fù)屨技夹g(shù)制高點(diǎn),自2021年提出新型儲能規(guī)劃目標(biāo)以來,各省級“十四五”規(guī)劃相繼明確了新型儲能發(fā)展目標(biāo),通過“1+n”的政策組合開展新型儲能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),推動核心設(shè)備自主化、國產(chǎn)化、規(guī)?;?。
在全球碳中和的大背景下,能源轉(zhuǎn)型在世界范圍內(nèi)已呈現(xiàn)不可阻擋的趨勢,同時(shí)在政策和市場的雙輪驅(qū)動下,全球儲能市場也進(jìn)入了高速發(fā)展階段。2017–2023年全球儲能新增裝機(jī)規(guī)模(GWh)平均增速超過85%,2020年后,呈現(xiàn)出逐年翻番的增長趨勢。2023年全球儲能市場新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)103.5GWh,已超過全球儲能裝機(jī)的歷史累計(jì)規(guī)模(101GWh)。截至2024年9月底,全球新型儲能裝機(jī)規(guī)模近300GWh(見圖2)。
在“雙碳”目標(biāo)的背景下,中國在全球儲能市場中已從開始的“配角”快速崛起為不可撼動的“主角”。中國儲能新增裝機(jī)規(guī)模已連續(xù)兩年超過美國,成為全球儲能市場新增占比最高的國家。2023年中國儲能市場新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了51.13GWh,約占全球儲能市場新增裝機(jī)規(guī)模的49%,遠(yuǎn)超美國、歐洲和亞太等地區(qū)。與此同時(shí),全球儲能市場在近年來也呈現(xiàn)高度集中的趨勢,中國、美國和歐盟新增占比自2020年以來一直保持在80%以上,尤其是2023年,達(dá)到了歷史最高份額88%?!?024年中國新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,截至2023年年底,全球新型儲能裝機(jī)規(guī)模為204.5GWh,中國新型儲能裝機(jī)規(guī)模為76.41 GWh,約占全球的37%,截至2024年9月底,中國新型儲能裝機(jī)規(guī)模約占全球的42%。
新型儲能有三類細(xì)分應(yīng)用場景:源網(wǎng)側(cè)儲能(電源側(cè)+電網(wǎng)側(cè))、工商業(yè)儲能和戶用儲能。在過去全球儲能發(fā)展的過程中,源網(wǎng)側(cè)儲能始終是占比最高的增長點(diǎn),2020–2023年其平均年增長率達(dá)到了111%,和全球儲能市場增速相當(dāng),且呈現(xiàn)出逐年翻番的增長態(tài)勢。工商業(yè)儲能近年來也處于高增長階段,《2024年中國新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2021–2023年全球工商業(yè)儲能的年平均增長率達(dá)到了169%。2021–2023年,全球戶用儲能市場新增裝機(jī)平均增速達(dá)到了84%,2023年 全 球 戶 用 儲能 市 場 裝 機(jī) 規(guī) 模 約 為16.1GWh,同比增長91%,德、意、美、日、澳是全球范圍內(nèi)戶用儲能市場發(fā)展情況較好的國家,其合計(jì)新增裝機(jī)規(guī)模占比達(dá)到全球總量的71%。
當(dāng)前,全球新型儲能技術(shù)領(lǐng)域的前沿探索主要聚焦鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、金屬空氣電池、壓縮空氣儲能、重力儲能六大方向。
在鋰離子電池方面,全球鋰離子電池技術(shù)研究主要圍繞正極材料、固態(tài)電解質(zhì)、電池添加劑、電池回收技術(shù)、新型充電協(xié)議等方面開展,美國、歐洲、韓國、日本都非常重視鋰離子電池產(chǎn)業(yè)及技術(shù)研究。在美國政府政策支持和市場需求的推動下,北美鋰離子電池產(chǎn)能將在未來幾年實(shí)現(xiàn)快速增長。預(yù)計(jì)到2028年,北美鋰離子電池產(chǎn)能將超過1TWh,從2023年到2028年的五年間,其產(chǎn)能將增加約859.5GWh。韓國政府計(jì)劃推出一攬子舉措提升本國鋰電池產(chǎn)業(yè)競爭力。2023年12月,韓國財(cái)政部宣布,將在未來五年向鋰電池產(chǎn)業(yè)提供38萬億韓元的政策性融資,還計(jì)劃設(shè)立1萬億韓元規(guī)模的鋰電池產(chǎn)業(yè)振興基金,并投資736億韓元進(jìn)行相關(guān)技術(shù)研發(fā)。同時(shí),增加關(guān)鍵礦產(chǎn)儲備,培育電池再利用和回收生態(tài)系統(tǒng),對投資海外資源開發(fā)的企業(yè)給予稅收優(yōu)惠和貸款支持。
在鈉離子電池方面,美國、韓國、瑞典、日本等國在實(shí)驗(yàn)室取得了一定的研究進(jìn)展,但總體產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程相對滯后。2023年11月,瑞典電池制造商N(yùn)orthvolt推出一款先進(jìn)的鈉離子電池,經(jīng)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證,其能量密度超過160Wh/kg。該電池由硬碳陽極和普魯士白陰極組成,不含鋰、鎳、鈷和石墨。目前,該公司已獲得價(jià)值550億美元的電動汽車電池訂單,并預(yù)計(jì)在2030年前達(dá)到全面生產(chǎn);2024年7月,美國儲能初創(chuàng)公司Peak Energy宣布完成了A輪融資。該公司專注于鈉離子電池技術(shù),其聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官表示,該公司的鈉離子電池可以持續(xù)多達(dá)15000次循環(huán)。公司計(jì)劃于2025年交付首批系統(tǒng),融資資金將用于建造美國工廠,預(yù)計(jì)2026年開始投產(chǎn)。
在液流電池方面,日本在液流電池領(lǐng)域的研究和應(yīng)用起步較早,例如,住友電氣工業(yè)株式會社(簡稱住友電工)曾開展多個(gè)全釩液流電池項(xiàng)目。美國能源部西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員則設(shè)計(jì)出一種新型的鐵基液流電池,該電池利用水處理設(shè)施中常見的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行大規(guī)模儲能,具有安全經(jīng)濟(jì)、水性環(huán)保等特點(diǎn),并且在循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度方面表現(xiàn)出色。
在金屬空氣電池方面,美國Eos Energy Storage公司2021年與EnerSmart簽署2000萬美元訂單,在加利福尼亞州安裝10個(gè)鋅空氣電池儲電設(shè)備,每個(gè)項(xiàng)目3MW,可為2000戶家庭供能。加拿大電池初創(chuàng)廠商Zinc8 Energy Solutions公司2022年為紐約市新建一個(gè)100kW/1.5MWh鋅空氣電池儲能設(shè)施,結(jié)合其獨(dú)立研發(fā)的鋅空氣電池和現(xiàn)有太陽能發(fā)電,為當(dāng)?shù)毓枪╇?。美國的Form Energy公司正在開發(fā)一種基于鐵和空氣的新型電池技術(shù)并進(jìn)行商業(yè)化,鐵空氣電池的原理是“ 可逆生銹”,放電時(shí)電池從空氣中吸入氧氣,將鐵金屬轉(zhuǎn)化為鐵銹;充電時(shí),電流將鐵銹轉(zhuǎn)化為鐵,電池呼出氧氣。目前該公司已獲得了大量投資,計(jì)劃2024年年底實(shí)現(xiàn)這款電池的商業(yè)化,其電池組的成本目標(biāo)要低于20美元/kWh。
在壓縮空氣儲能方面,德國Huntorf電站是世界上第一座商業(yè)運(yùn)營的壓縮空氣儲能電站,該電站的壓縮機(jī)功率為60MW,釋能輸出功率為290MW,最長額定輸出時(shí)間為2小時(shí)。在歐美等地區(qū),多個(gè)百兆瓦級以上的壓縮空氣儲能項(xiàng)目正在建設(shè)或已經(jīng)投入運(yùn)營。例如,美國在加利福尼亞州、得克薩斯州等地規(guī)劃和建設(shè)了多個(gè)大型壓縮空氣儲能項(xiàng)目;歐洲的德國、英國、法國等國家也在積極推進(jìn)壓縮空氣儲能項(xiàng)目的建設(shè)。加拿大等國家的研究人員在水下壓縮空氣儲能方面取得了一定的進(jìn)展,驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性。水下壓縮空氣儲能系統(tǒng)利用水的靜壓特性,使儲氣裝置中的空氣壓力保持恒定,可以實(shí)現(xiàn)恒壓壓縮與膨脹,具有較高的循環(huán)效率。加拿大Hydrostor公司在安大略湖實(shí)施了第一個(gè)并網(wǎng)的水下壓縮空氣儲能系統(tǒng)示范工程,為該技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用提供了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、儲氣容器、輸送管道、膨脹機(jī)、蓄熱器、換熱器等子系統(tǒng)組成,通過回收和利用儲能階段產(chǎn)生的熱量,提高了系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率。
在重力儲能方面,瑞士的重力儲能塔項(xiàng)目規(guī)模為20MWh,塔高75米,三個(gè)吊臂的長度都是66米,吊臂上吊著的積木塊平均重量達(dá)到35噸,這些積木塊由土壤和廢品制成。江蘇如東重力儲能示范項(xiàng)目是全球首個(gè)電網(wǎng)級商用重力儲能電站,總投資10億元,建設(shè)規(guī)模100MWh,發(fā)電功率25MW。其工作原理是利用清潔能源將重力塊提升,把電能轉(zhuǎn)化為勢能存儲,需要電力時(shí)再將重力塊放下發(fā)電。該項(xiàng)目引入了Energy Vault第二代重力儲能系統(tǒng)EVX,重力塊來源于各種廢棄材料,兼具環(huán)保和儲能的功能。印度Baud Resources公司開發(fā)了基于沙子的重力儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用沙子、煤灰或建筑垃圾作為有效載荷,通過大約20米至40米的人工傾斜,將沙子從下站提升到上站來儲存勢能,需要時(shí)降低沙子釋放能量。該公司即將宣布的商業(yè)工廠將提供100MWh的容量,平準(zhǔn)化儲能成本約為0.22元人民幣/kWh。
中國儲能市場在“十四五”期間增速迅猛,2023年新增裝機(jī)規(guī)模達(dá)到了約23.22GW/51.13GWh,同比增長221%;源網(wǎng)側(cè)仍占據(jù)國內(nèi)儲能市場的核心地位,按照裝機(jī)功率統(tǒng)計(jì),2023年國內(nèi)源網(wǎng)側(cè)新增裝機(jī)占比高達(dá)90%;國內(nèi)儲能在用戶側(cè)應(yīng)用則以工商業(yè)儲能為主,2023年新增裝機(jī)占比達(dá)到了10%,其中99%為工商業(yè)儲能。根據(jù)CNESA DataLink全球儲能數(shù)據(jù)庫的不完全統(tǒng)計(jì),2024上半年我國新型儲能新增投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模13.67GW/33.41GWh,功率規(guī)模和能量規(guī)模同比均增長71%,歷史累計(jì)裝機(jī)規(guī)模首次超過100GWh,達(dá)到48.65GW/109.82GWh(見圖3和圖4)。
但現(xiàn)階段,我國新型儲能發(fā)展仍面臨經(jīng)濟(jì)性、安全性、政策性和人才儲備四方面挑戰(zhàn)。
(一)經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)
新型儲能行業(yè)的迅速發(fā)展伴隨著激烈的價(jià)格競爭,電芯及儲能系統(tǒng)均受此影響,儲能電芯的平均價(jià)格從2023年年初的0.9元~1.0元/Wh下降至2024年年中的0.3元~0.4元/Wh,降幅超60%。同時(shí),儲能系統(tǒng)的平均價(jià)格也降至0.5元~0.6元/ Wh,近乎腰斬。這種價(jià)格下降趨勢在工商業(yè)儲能領(lǐng)域表現(xiàn)最為突出,工商業(yè)儲能柜的價(jià)格已經(jīng)降至0.58元/ Wh,且還有進(jìn)一步下探的趨勢。同時(shí),新能源配儲市場政策預(yù)期還有待明確。以上因素在顯著增加儲能成本的同時(shí)又進(jìn)一步降低了儲能收益。鋰離子電池技術(shù)是目前性價(jià)比最高的儲能形式,其價(jià)格高度依賴碳酸鋰價(jià)格,2024年9月,碳酸鋰價(jià)格已經(jīng)跌破8萬元/噸的供需平衡成本線,成本下行壓力顯著增加,而其他新型儲能技術(shù)受限于規(guī)模及技術(shù)成熟度,成本難以在短時(shí)間內(nèi)低于鋰離子電池技術(shù),新型儲能仍將面臨持續(xù)的經(jīng)濟(jì)性挑戰(zhàn)。
(二)安全性挑戰(zhàn)
根據(jù)中關(guān)村儲能聯(lián)盟統(tǒng)計(jì),2024年上半年,中國新型儲能累計(jì)裝機(jī)首次超過百吉瓦時(shí),其中鋰離子電池儲能占比96.4%,目前市場上大多數(shù)鋰離子電池儲能系統(tǒng)采用的單電芯規(guī)格均小于1kWh,即目前中國儲能裝機(jī)用的鋰離子電池已超過1億只并將持續(xù)快速增長。多數(shù)電池制造企業(yè)難以將電池故障率控制在百萬分之一以內(nèi),這些故障電芯都將可能危害儲能安全,需要通過系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)進(jìn)行防護(hù)。另外,高比例可再生能源和高比例電力電子設(shè)備的“雙高”電力系統(tǒng)低慣量、低阻尼、弱電壓支撐等特征明顯,且中國電網(wǎng)呈現(xiàn)交直流送受端強(qiáng)耦合、電壓層級復(fù)雜的電網(wǎng)形態(tài),送受端電網(wǎng)之間、高低壓層級電網(wǎng)之間協(xié)調(diào)難度大,故障后易引發(fā)連鎖反應(yīng)。新型儲能等資源在電力電量平衡中可發(fā)揮重要的靈活調(diào)節(jié)作用,但電化學(xué)儲能現(xiàn)階段仍存在可靠性不足的問題,在靈活調(diào)節(jié)過程中一旦失效將可能產(chǎn)生較為嚴(yán)重的安全問題。
(三)政策性挑戰(zhàn)
隨著新能源裝機(jī)比例的提高,參與市場主體數(shù)量快速增長、平均體量快速下降、骨干企業(yè)主導(dǎo)地位降低。儲能同時(shí)具有“供方/需方”屬性特征,功能復(fù)雜多變,與各市場參與主體利益交織耦合,對市場交易和管理機(jī)制、政策引導(dǎo)機(jī)制的設(shè)計(jì)提出了更高要求。然而,目前新型儲能政策體系及支撐體系不健全,例如支持新能源配儲轉(zhuǎn)獨(dú)立儲能,但沒有明確轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)與流程、支持儲能參與調(diào)頻但實(shí)際上不對儲能進(jìn)行出清等,在新型電力系統(tǒng)中,新型儲能相關(guān)利益主體龐雜交織,體制機(jī)制設(shè)計(jì)難度大,為發(fā)揮好政府和市場“兩只手”的關(guān)系,應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)改部門、能監(jiān)部門、電網(wǎng)公司、咨詢機(jī)構(gòu)等多方,共同構(gòu)建新型儲能的政策支撐體系。
(四)人才儲備挑戰(zhàn)
中國新型儲能的市場體量以及技術(shù)儲備均已處于世界領(lǐng)先水平,但面對國內(nèi)井噴式的市場需求,人才缺口成為行業(yè)必須共同面對的挑戰(zhàn)。2023年是中國儲能行業(yè)爆發(fā)的元年,自2023年以來,中國新增儲能類注冊企業(yè)超過5萬家,平均每天有超過100家新企業(yè)涌入,尤其是在其他賽道增速放緩的態(tài)勢下,許多有實(shí)力的企業(yè)跨界加入,儲能行業(yè)人才短缺問題有所增加。目前儲能行業(yè)從業(yè)人數(shù)約為15萬人,預(yù)計(jì)2025年儲能人才缺口仍有近8萬人,其中以研發(fā)技術(shù)類和運(yùn)營管理類人才缺口最大,占比近60%。
(一)政策機(jī)遇帶來發(fā)展新契機(jī)
從頂層設(shè)計(jì)到方案落地,新型儲能已成為國家科技創(chuàng)新戰(zhàn)略版圖的核心組成部分,也是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的新動能之一。
近年來,國家出臺了一系列政策和專項(xiàng)計(jì)劃大力支持新型儲能行業(yè)的發(fā)展。國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》明確了新型儲能的發(fā)展目標(biāo)和路徑,還發(fā)布了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃(2016–2030年)》,啟動“儲能與智能電網(wǎng)技術(shù)”“新能源汽車”“變革性技術(shù)關(guān)鍵科學(xué)問題”等重大專項(xiàng)。這不僅為新型儲能的發(fā)展提供了方向指引,還通過財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、融資支持等多種方式,為新型儲能項(xiàng)目提供了強(qiáng)有力的支撐。
同時(shí),各地也陸續(xù)跟進(jìn)出臺關(guān)于促進(jìn)新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策及規(guī)劃,積極布局把握產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇。截至2024年6月,全國已發(fā)布約2160項(xiàng)與儲能相關(guān)的政策,廣東、浙江、山東、安徽等地儲能政策最為集中。2024年上半年,全國共發(fā)布與儲能直接或間接相關(guān)政策425項(xiàng),較去年同期增長60%,涉及電價(jià)與市場交易、儲能補(bǔ)貼、“十四五”規(guī)劃、新能源配儲及建設(shè)規(guī)劃等。
為了扶持新型儲能發(fā)展,各地圍繞專項(xiàng)補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠、綠色金融等方面相繼出臺專項(xiàng)支持政策。在專項(xiàng)補(bǔ)貼方面,廣州開發(fā)區(qū)(黃埔區(qū))對在本區(qū)租用辦公用房、廠房且自用的新型儲能企業(yè),按當(dāng)年實(shí)際發(fā)生租金的50%給予補(bǔ)貼,對在本地制造的新型儲能新產(chǎn)品取得各類市場準(zhǔn)入權(quán)威認(rèn)證的,按當(dāng)年實(shí)際發(fā)生委托認(rèn)證費(fèi)用的50%給予補(bǔ)貼等;江蘇宿遷各縣區(qū)對科技含量高、節(jié)能環(huán)保優(yōu)、帶動效應(yīng)強(qiáng)的新型儲能重大項(xiàng)目,采取“一事一議”“一企一策”的方式,在用地、用能、環(huán)保、金融等方面予以重點(diǎn)支持,對新招引的當(dāng)期設(shè)備投資超億元的企業(yè),在其竣工投產(chǎn)后,按照認(rèn)定設(shè)備投資額給予不超過10%的補(bǔ)貼,單個(gè)企業(yè)最高2000萬元。在稅收優(yōu)惠政策方面,2014年全國兩會期間,人大代表建議取消對新型儲能電池征收消費(fèi)稅,或者將鈉離子電池、鈉氯化鎳電池等已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的新型電池,以及正在研發(fā)但尚未產(chǎn)業(yè)化的新型電池列入免稅電池種類,以支持和鼓勵(lì)中國電池行業(yè)的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在綠色金融方面,內(nèi)蒙古地區(qū)將新型儲能產(chǎn)業(yè)納入綠色金融支持范疇,根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際和預(yù)期現(xiàn)金流,在銀企雙方自主協(xié)商的基礎(chǔ)上予以利率優(yōu)惠,調(diào)整還款進(jìn)度、期限等安排;安徽合肥鼓勵(lì)天使、種子等各類政策性基金加大對新型儲能產(chǎn)業(yè)的支持力度,探索設(shè)立新型儲能專項(xiàng)基金,拓寬新型儲能社會投資渠道,鼓勵(lì)金融投資機(jī)構(gòu)為新型儲能工程和裝備產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目提供綠色金融支持優(yōu)惠信貸服務(wù),鼓勵(lì)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)立電池保險(xiǎn)、出口保險(xiǎn)等新型儲能專屬保險(xiǎn)。
(二)市場機(jī)遇拓寬發(fā)展空間
2021年7月,國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布的《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》中明確了新型儲能獨(dú)立市場主體地位,鼓勵(lì)儲能作為獨(dú)立市場主體參與輔助服務(wù)市場。2022年6月,國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于進(jìn)一步推動新型儲能參與電力市場和調(diào)度運(yùn)用的通知》,對新型儲能的總體要求、獨(dú)立參與、聯(lián)合參與、電網(wǎng)調(diào)峰、輔助服務(wù)、用戶側(cè)儲能、電價(jià)機(jī)制等方面提出指引,新型儲能發(fā)展迎來新機(jī)遇。隨著新能源電力逐步入市,我國電力價(jià)格上下限會逐步放開,價(jià)差的擴(kuò)大有利于提升虛擬電廠的盈利性,虛擬電廠和獨(dú)立儲能的投資回報(bào)率會逐步提升,現(xiàn)貨市場將是儲能在市場上獲利的主要來源,部分省份從2025年起,儲能設(shè)施大概率能夠開始實(shí)現(xiàn)獨(dú)立盈利,且隨著時(shí)間推移,將會比風(fēng)電和光伏更具盈利性(見表1)。
2024年上半年,我國新增投運(yùn)新型儲能的應(yīng)用仍以電網(wǎng)側(cè)和電源側(cè)應(yīng)用為主,分別占62%和30%,支持可再生能源并網(wǎng)和大容量能源服務(wù)為源網(wǎng)側(cè)主要的服務(wù);用戶側(cè)占8%,比去年同期提升6個(gè)百分點(diǎn),用戶側(cè)裝機(jī)規(guī)模同比增長超650%,用戶能源管理為用戶側(cè)主要服務(wù),工商業(yè)用戶、居民用戶等終端用戶對儲能系統(tǒng)的需求快速大幅增加。
(三)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)未來發(fā)展
近年來我國突破了多項(xiàng)重要儲能技術(shù),涌現(xiàn)出一大批科技示范項(xiàng)目及創(chuàng)新成果,新型儲能技術(shù)呈現(xiàn)出百花齊放的格局。構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的提出,為新時(shí)代能源電力發(fā)展指明了科學(xué)方向,顯著加速了我國新型儲能領(lǐng)域的科技革新進(jìn)程。
在鋰離子電池技術(shù)方面,我國已在磷酸鐵鋰正極材料、高鎳三元正極材料和硅碳負(fù)極材料、固態(tài)電解質(zhì)材料等關(guān)鍵技術(shù)上取得重要突破,我國目前已成為全球最大的鋰離子電池生產(chǎn)國和出口國。在鈉離子電池技術(shù)方面,自2022年以來,我國先后建成了全球首條GWh級鈉離子電池產(chǎn)線、全球首座1MWh、10MWh、100MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng),正在引領(lǐng)全球鈉離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在液流電池儲能方面,我國實(shí)現(xiàn)了液流電池關(guān)鍵材料、電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)集成全國產(chǎn)化,并規(guī)劃建設(shè)全球規(guī)模最大的三峽能源新疆吉木薩爾200MW/1000MWh全釩液流電池儲能項(xiàng)目。在壓縮空氣儲能方面,2024年4月全球首座300MW/1800MWh先進(jìn)壓縮空氣儲能電站在山東肥城并網(wǎng)成功,該電站是目前國際上規(guī)模最大、效率最高、性能最優(yōu)、成本最低的新型壓縮空氣儲能電站,其系統(tǒng)額定設(shè)計(jì)效率達(dá)72.1%,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)放電6小時(shí)。在飛輪儲能方面,項(xiàng)目規(guī)模從MW級向百M(fèi)W級發(fā)展。在重力儲能方面,2024年,江蘇如東建成首個(gè)100MWh重力儲能項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)“從0到1”的突破。在熔鹽儲能技術(shù)方面,2023年12月6日,全球首座電熱熔鹽儲能注汽試驗(yàn)站在遼寧盤錦竣工投產(chǎn),標(biāo)志著我國自主研發(fā)的電熱熔鹽新型儲能注汽技術(shù)實(shí)現(xiàn)突破,該技術(shù)將油田回用軟化污水與高溫熔鹽換熱產(chǎn)生的濕飽和蒸汽直接用于油田注汽生產(chǎn),有效減少能量過程損耗,綜合效率大幅提高。在氫儲能方面,2024年5月,“木星一號”純氫燃?xì)廨啓C(jī)燃燒室試驗(yàn)取得圓滿成功,連續(xù)燒氫10小時(shí),這是我國自主研發(fā)純氫燃?xì)廨啓C(jī)和10小時(shí)以上新型長時(shí)儲能技術(shù)的關(guān)鍵一環(huán),各項(xiàng)參數(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平。
近年來,我國新型儲能技術(shù)取得了多項(xiàng)重要成果,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從追趕者到領(lǐng)跑者的角色轉(zhuǎn)變,甚至有些領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入“無人區(qū)”,開始引領(lǐng)世界技術(shù)的發(fā)展。為了加強(qiáng)儲能先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用推廣,工信部發(fā)布《首臺(套)重大技術(shù)裝備推廣應(yīng)用指導(dǎo)目錄》,在2024年,有4項(xiàng)新型儲能技術(shù)入選。國家層面的激勵(lì)與引導(dǎo)也將進(jìn)一步加強(qiáng)新型儲能技術(shù)創(chuàng)新的動力與生命力。
(一)強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃引領(lǐng)
在雙碳目標(biāo)的框架下,我國應(yīng)結(jié)合能源綠色低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略需求,將新型儲能全面融入國家能源體系統(tǒng)籌規(guī)劃,明確發(fā)展目標(biāo)和主要技術(shù)路線。重點(diǎn)圍繞安全、可靠性、綜合效率、壽命、成本等關(guān)鍵因素,加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)和規(guī)劃,研究制定新型儲能產(chǎn)業(yè)國家層面發(fā)展規(guī)劃,編制專項(xiàng)發(fā)展規(guī)劃,明確行業(yè)發(fā)展目標(biāo)、突破方向和重點(diǎn)任務(wù)。由政府部門牽頭,組織科研院所及相關(guān)高校、行業(yè)協(xié)會、領(lǐng)軍企業(yè)等技術(shù)力量,共同研究制定并持續(xù)更新新型儲能技術(shù)路線圖。確定關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的技術(shù)參數(shù)目標(biāo),進(jìn)一步明確新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的整體技術(shù)思路、發(fā)展方向和技術(shù)路徑,引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為制定政策措施提供可靠的技術(shù)支撐。
(二)完善新型儲能產(chǎn)業(yè)市場運(yùn)行機(jī)制
當(dāng)前,新能源儲能與新能源產(chǎn)業(yè)都是政策驅(qū)動型產(chǎn)業(yè)。在形成穩(wěn)定可持續(xù)的盈利模式之前,初期的補(bǔ)貼和政策支持對于推動行業(yè)快速發(fā)展至關(guān)重要。應(yīng)借鑒國外電力市場化的成功經(jīng)驗(yàn),特別是聚焦于集中式光伏和風(fēng)力電站配備儲能、儲能參與頻率調(diào)節(jié)服務(wù)以及分布式發(fā)電系統(tǒng)配備儲能等三大細(xì)分市場的具體政策經(jīng)驗(yàn),在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步明確儲能應(yīng)用的市場準(zhǔn)入條件和主導(dǎo)地位,健全和完善相關(guān)市場價(jià)格機(jī)制,避免頻繁調(diào)整區(qū)域電力輔助服務(wù)政策,明確儲能參與電力市場可預(yù)期、可持續(xù)的準(zhǔn)入條件、價(jià)格和監(jiān)管的具體政策細(xì)節(jié),以充分參與電力市場。進(jìn)一步加強(qiáng)對新能源儲能項(xiàng)目全周期的標(biāo)準(zhǔn)化管理(包括規(guī)劃、建設(shè)、備案、并網(wǎng)、運(yùn)行和監(jiān)管等各環(huán)節(jié)),建立全國新能源儲能項(xiàng)目管理信息平臺,實(shí)現(xiàn)新能源儲能項(xiàng)目的信息化管理和智能化升級,推動新能源儲能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
(三)加大研發(fā)投入,推動技術(shù)創(chuàng)新
根據(jù)各類新型儲能的技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展階段、應(yīng)用場景、需求迫切程度,應(yīng)推動構(gòu)建包含基礎(chǔ)性、緊迫性、前瞻性和顛覆性四類重大科技創(chuàng)新技術(shù)的新型儲能技術(shù)創(chuàng)新體系,與消費(fèi)類儲能、動力儲能研究應(yīng)用互促共進(jìn),形成可持續(xù)發(fā)展格局,持續(xù)積累我國新型儲能領(lǐng)域的發(fā)展勢能。對于新型電化學(xué)儲能、長周期儲能、電碳協(xié)同等對新型電力系統(tǒng)發(fā)展路徑有重大影響的領(lǐng)域,要集中優(yōu)勢資源,提供穩(wěn)定和長期的資金支持,夯實(shí)支撐新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)。為應(yīng)對未來新型儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)可能存在的“卡脖子”難題,強(qiáng)化“產(chǎn)學(xué)研用”深度融合,有效貫通基礎(chǔ)理論研究、核心技術(shù)攻關(guān)、關(guān)鍵裝備制造、重大工程示范、創(chuàng)新平臺搭建和技術(shù)產(chǎn)業(yè)培育等科技創(chuàng)新全鏈條,加快研制新型儲能首臺(套)技術(shù)裝備,推動形成世界一流的現(xiàn)代儲能產(chǎn)業(yè)集群,力爭在全球儲能領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位。
(四)建立終身負(fù)責(zé)制,促進(jìn)行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展
新型儲能行業(yè)雖發(fā)展勢頭正盛,但電芯和儲能系統(tǒng)可能出現(xiàn)的惡性競價(jià)現(xiàn)象將危害到行業(yè)的長期健康發(fā)展。為此,應(yīng)由行業(yè)協(xié)會牽頭并倡導(dǎo),逐步建立電芯和儲能系統(tǒng)終身負(fù)責(zé)制體系,探索對產(chǎn)品在運(yùn)行期間不符合約定條款事項(xiàng)的主要負(fù)責(zé)人進(jìn)行公示,以此作為行業(yè)自律的強(qiáng)化手段,形成警示效應(yīng),在守住利潤底線的同時(shí),促進(jìn)形成良性競爭格局,逐步實(shí)現(xiàn)行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。
(五)建立安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證體系
為確保新型儲能行業(yè)的健康發(fā)展,應(yīng)構(gòu)建一套符合國際標(biāo)準(zhǔn)、覆蓋新型儲能應(yīng)用全領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)體系,包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備測試、建設(shè)驗(yàn)收、并網(wǎng)驗(yàn)收、運(yùn)行維護(hù)和回收再利用等各個(gè)環(huán)節(jié)。同時(shí),提高新型儲能項(xiàng)目的準(zhǔn)入門檻和評估標(biāo)準(zhǔn),重點(diǎn)發(fā)展安全、質(zhì)量和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。研究新型儲能的適應(yīng)性測試技術(shù),開發(fā)高精度、可靠的測試技術(shù)和專業(yè)測試設(shè)備,提升檢測設(shè)備的智能化和測試效率。此外,培育和建設(shè)一批新型儲能綜合測試平臺和認(rèn)證機(jī)構(gòu),增強(qiáng)服務(wù)功能,有效預(yù)防和解決各種風(fēng)險(xiǎn)和問題,促進(jìn)新型儲能產(chǎn)業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化管理工作,提升項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理水平,構(gòu)建新型儲能項(xiàng)目全生命周期管理體系,確保儲能系統(tǒng)長期安全穩(wěn)定運(yùn)行和綠色循環(huán)再生。
(六)拓展海外市場,提升國際影響力
為增強(qiáng)我國在國際儲能技術(shù)領(lǐng)域的話語權(quán)和影響力,應(yīng)鼓勵(lì)我國企業(yè)積極參與國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的制定。深入研究海外儲能市場的需求、競爭格局和政策環(huán)境,明確目標(biāo)市場和產(chǎn)品定位,并根據(jù)不同國家和地區(qū)的特點(diǎn)制定差異化的營銷策略和推廣計(jì)劃。加強(qiáng)品牌建設(shè)和國際市場推廣力度,提升我國儲能品牌的國際知名度和美譽(yù)度。同時(shí),積極擴(kuò)大海外銷售渠道和合作伙伴網(wǎng)絡(luò),建立全球化的營銷和服務(wù)體系。在重點(diǎn)市場設(shè)立分支機(jī)構(gòu)或辦事處,提供本地化的產(chǎn)品和服務(wù)支持,以進(jìn)一步提升我國儲能企業(yè)在國際市場的競爭力。
參考文獻(xiàn)
[1]湯勻,岳芳,王莉曉等.全球新型儲能技術(shù)發(fā)展態(tài)勢分析[J].全球能源互聯(lián)網(wǎng),2024,7(02):228-240.
[2]儲能領(lǐng)跑者聯(lián)盟.2024年中國新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書[R].合肥:中科久安,2024.
[3]中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟.新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[R].北京:中國能源研究會儲能專委會,2024.
[4]賽迪智庫.新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2023[R].北京:中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院,2024.
[5]楊俊峰.“十五五”時(shí)期中國新型儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展形勢研判與思路建議[R].北京:賽迪研究院,2024.
[6]章建華等.新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書[M].北京:中國電力出版社,2023:8-9
(趙禹程系國務(wù)院國資委冶金工業(yè)規(guī)劃研究院碳資產(chǎn)管理中心負(fù)責(zé)人、研究員;蘇一博系中國長江三峽集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究院專業(yè)師、高級工程師)
Strategic Opportunities for New Energy Storage in China
Zhao Yucheng Su Yibo
Abstract: Under the background of global carbon neutrality and energy transformation, new energy storage has shown an unstoppable momentum of development, and the global energy storage market has entered a stage of rapid development, and 2023 has also become the first year of the outbreak of China’s energy storage industry. By the end of 2023, the global new energy storage installed capacity of 204.5GWh, China accounted for 37%, only nine months later, the global new energy storage installed capacity of nearly 300GWh, China’s share jumped to 42%. From the top-level design to the landing plan, new energy storage has become a core part of the national scientific and technological innovation strategic map. This paper describes the current status of China’s new energy storage, analyzes the challenges from four aspects: economy, security, policy and talent reserve, and analyzes the strategic opportunities based on three areas: policy, market and technology. Finally, it puts forward six strategic suggestions on strengthening top-level design and planning guidance, improving the market operation mechanism of the new energy storage industry, increasing RD investment to promote technological innovation, establishing lifelong responsibility system to break vicious bidding, establishing safety and quality standards and testing and certification system, and expanding overseas markets to enhance international influence.
Keywords: New Energy Storage; Energy Transition; Strategic Opportunities; Carbon Neutralization