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劉勇:中國儲能產業面臨怎樣的市場環境
2019/2/21 7:08:16    新聞來源:南方能源觀察
儲能技術發展至今,已有多條技術路線進入成熟階段。然而,除抽水蓄能外,其它儲能技術受限于規模、是否適合工程化應用的設備形態、以及是否具有較高的安全可靠性和技術經濟性等綜合技術評價指標,基本都處于工程示范或小范圍的商業化初期階段,尚未實現大規模的推廣應用。

  中國物理與化學電源行業協會儲能應用分會產業政策研究中心統計數據顯示,截至2018年12月31日,全球儲能裝機177.2GW,2018年新增1.5GW。2018年全年,全球電化學儲能新增裝機容量達到1240.2MW。其中,鋰離子電池裝機1115.9MW,占比90.0%;鉛蓄電池106.4MW;液流電池12.5MW,鈉基電池5.3MW。

  在電化學儲能方面,美國、韓國、中國、日本、德國、澳大利亞、英國一直是全球儲能市場非?;鈐鏡墓?,活躍程度與各國儲能政策環境、技術水平、市場空間息息相關。今年以來,東南亞以及非洲微電網和離網電站儲能市場發展也比較快。

  截至2018年12月,中國儲能累計裝機32.9GW。其中,抽水蓄能裝機31.9GW,占比97.0%(包含兩座臺灣抽水蓄能電站);電化學儲能裝機899.9MW,占比2.3%;其他儲能技術(壓縮空氣儲能,飛輪儲能,熔鹽儲熱)共計114.3MW。

  除抽水蓄能外,中國儲能產業尚處于發展的初期階段,壓縮空氣、飛輪儲能、蓄熱儲能市場容量很小,且進展緩慢;化學儲能增速加快,主要以鋰離子電池、鉛蓄電池和液流電池為主。

  國內對于電化學儲能的認識有一個發展過程。2015年之前大家在爭論是否要發展儲能,從2015年到2016年的時候,大家逐漸開始討論我們該如何發展。2017年10月份國家出臺《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》,大家已經達成共識,儲能是肯定要發展。

  電化學儲能高速增長

  據項目統計顯示,中國2015-2018年間投產的電化學儲能項目共94個,裝機規模合計約為449MW/1117MWh。近三年來,電化學儲能投產規模保持高速增長態勢,年均增長率約為69%,2018年增速最快。

  從儲能應用場景來看,在已統計儲能應用場景的項目中,已投儲能項目主要應用于電源側的新能源并網及平滑出力波動(已投項目共35個)、用戶側的微電網(已投項目共24個)等場景,同時,電網側和電源側儲能發展較快。

  從地域分布上來看,近三年投產的儲能項目主要分布在江蘇、青海、西藏等新能源富集地區和負荷中心省份。其中,江蘇規模占比最高達33.5%,主要應用場景為輸配電設施基礎服務、分布式及微電網、工商業儲能等;青海和西藏投產規模分別位列第二位和第三位,主要用于新能源并網、分布式及微電網等場景。2017年以來,山西、貴州、甘肅、內蒙古、新疆、河南、湖南、湖北等電源側和電網側項目落地逐漸顯現。

  從技術類型上看,近三年投產的項目中,選擇鋰離子電池的項目數量最多,約45個;鉛酸電池(含鉛炭電池)次之,約28個;蓄冷、壓縮空氣儲能、超級電容器、飛輪等其他非抽蓄儲能技術項目數量位居第三,約25個;液流電池項目數量約7個。

  電網發電、輸電、配電、用電各個環節對儲能技術都有極大的需求,這導致儲能技術應用場景復雜、多樣,每個應用場景對儲能技術能量密度、功率特性、成本、壽命、啟動及響應時間等特性要求不同。

  應用場景的復雜性決定了單一儲能技術無法滿足電網對儲能技術的多樣需求。目前,各類儲能技術并行發展,尚沒有一種儲能技術以壓倒性的優勢適用于各類場景。因此,各類應用場景的實際特點及其對儲能技術的要求不同,需要開發針對性的儲能技術并將其應用至合適的場景中。

  更多電網儲能項目正在規劃中

  電力系統內存在較大頻率波動風險(如大容量直流、大容量機組等大電源丟失風險),而系統如果相對較小或系統內機組一次調頻能力相對不足(如大規模新能源接入等),就需要儲能等快速充放電設備協助確保系統安全穩定運行。建設儲能電站可緩解電網部分供電缺口,提高設備的利用效率,延緩為滿足短時最大負荷所需的電網建設投資。

  電池儲能裝置具備響應時間毫秒級的特性,相對于水電、火電等常規功率調節手段具有較大技術優勢。電池儲能電站能跟蹤負荷變化能力強,響應速度快,控制精確,且具有雙向調節能力,具有削峰填谷的雙重功效,是重要的調峰電源。

  風電、光伏等新能源裝機規??燜僭齔?,增加了電網調峰、調頻的難度和電網運行的不確定性。而儲能裝置既可以較好地平滑新能源的波動性與間歇性,還有助于消納新能源電量。

  我們從調研中了解到,電網企業投資儲能有以下幾大動力。首先是電網安全,儲能可以應用在特高壓長距離輸送、緊急功率支撐、調峰調頻、跟蹤曲線、需求側響應、新能源消納接入等多個方面。第二,超大城市以及一線城市供電壓力增大,尤其是北上廣深部分機組退役的地區,新增供電容量和電網改造存在困難。第三,電網公司綜合能源服務轉型,國網目前在河南、湖南以及江蘇都開展了儲能電站工程示范項目,后期浙江和甘肅也會有相應規劃項目。對于電網來說,部分變電站早期規劃有閑置土地,可就近建設儲能電站就近接入電網。2019年,電網企業還將規劃建設更多儲能項目。

  電網側儲能項目方面,當前商業模式主要有以下三種。一是經營性租賃模式,該模式中,儲能由電網公司租賃,租賃費由儲能電站和電網公司協商確定。二是合同能源管理模式,該模式主要參照各地電力輔助服務政策及峰谷電價政策制定服務價格。三是電網公司全資建設管理模式,該模式中儲能投資納入電網輸配電價。

  然而,無論何種模式,當前都面臨儲能成本疏導問題,行業普遍希望能參照抽水蓄能的兩部制電價給儲能定價。

  目前電網側儲能主要采用“分布式布置、??榛杓?、標準化接入、集中式調控”技術方案,利用空余場地和間隔建設電站,這些示范工程單站規模小、接入電壓等級低。電網側儲能現階段需要面臨的問題是:儲能電站現場建設及運維規范的短缺、分布式儲能系統調控和聚合關鍵技術研究、電網側分布式儲能規范與標準的制定。此外,電網側儲能商業模式也有待進一步創新。

  發電側儲能受政策影響大

  從區域分布來看,發電側儲能項目主要集中在三北(西北、東北和華北)和西南地區(主要為西藏)。

  截至2018年初,中國電化學儲能項目中可再生能源并網領域累計裝機占比 29%,新增項目中可再生能源并網占比 23%。這些項目中,鋰離子電池占比最高,2017 —2018年新增儲能項目鋰離子電池規模占比 83%,說明現階段綜合特性優異的鋰離子電池是中國可再生能源并網領域電能存儲的主要選擇。

  集中式可再生能源并網在不同時期對儲能的需求不同,短期內可用于平滑可再生能源輸出,遠期需要儲能技術須參與二次調頻。當可再生能源發電比例高出外送線路容量限制時,需要儲能參與調峰。

  2018年,青海、甘肅、內蒙古、寧夏、新疆都有相應新能源發電側項目規劃,有的正在落地實施。

  電網輔助服務儲能項目集中分布在華北地區,區域分布與國家及地區在電網輔助服務相關的政策密切相關。

  在政策的引導和支持下,2016 年開始,大規模調峰調頻項目漸增??坡降繾?、陽光電源、欣旺達等公司都在山西建設儲能聯合火電調頻項目,融科儲能技術發展有限公司在大連建設 200 MW 儲能調峰電站。2018年,山西、廣東、內蒙古以及遼寧有更多火電調頻項目落地投運。

  調頻項目的收益受政策的影響比較大,同時這個市場競爭也十分激烈。早期在山西的一些儲能調頻項目,投資回報周期在兩到三年。但是“兩個細則”補償標準在2018年已經降低,參與者也越來越多,投資回報率有所下降。

  無電地區儲能是剛需

  分布式及微網儲能項目主要用于解決分布式電源的間歇性、不穩定性,提高供電可靠性和靈活性。這一類項目中鉛蓄電池和鋰離子電池技術是主流。

  分布式及微網儲能也呈現出明顯的地域特征,西北、西南、華東占比排名前三位?;翟扒慷?、集中度高,分布式電源 + 儲能的示范對未來具備實際意義。而且,沿海地區存在不少島嶼,分布式電源 + 儲能可以解決并網及離網供電及其可靠性問題。西北及西南地區電網基礎設施薄弱,局部地區供電難以保證。于此同時,這些地區可再生能源豐富,分布式電源 + 儲能可以很好解決該地區居民用電問題,社會效益顯著。

  對于邊遠的農牧民、海島、邊遠哨所以及5G市場,儲能可以說是是剛性需求。比如說游牧牧民。牧民居住分散,且沒有固定的定居地點,每年去不同地方,隨時移動。通過電網供電建設成本,維護成本都很高,也很難保證比較穩定可靠的電力。而且牧民的需求也比從前多,不僅僅是電燈或者煮酥油茶,還需要保證供水、供暖和其他正常的生活消費。我們認為這種情況下,小型的離網儲能會是比較好的解決方案。

  用戶側收益率5%-8%

  京津冀、長三角、珠三角等地區用電需求增長迅猛,尖峰時刻供電緊張,分布式能源等新能源出力間歇性、不穩定。規?;撓沒Р啻⒛蕓煞⒒酉鞣逄罟?、應急備用、分布式電源平滑出力,提高系統供電穩定能力。用戶側儲能項目主要通過峰谷電價差、降低需量電費、微網穩定運行等來獲取一定收益。

  與商業和居民用電負荷相比, 工業用戶更具備儲能建設條件,符合以下條件的工業用戶最適合配備儲能:1、工業用戶具有較大的日用電量;2、電價高峰時段(白天)用電負荷大,電價低谷時段(深夜)用電負荷少;3、 電價低谷時段,用戶變壓器存在一定的富余容量。

  隨著儲能成本下降、電力市場后用電成本降低,由于峰谷電價差和儲能額外的輔助價值,居民和工商業用戶也會逐步有儲能應用需求。

  目前,工商業用戶側儲能的項目內部收益率大概也在5%-8%之間,投資回報收益率還不能滿足資本要求,所以投資者仍在觀望。

  總結

  從儲能的應用場景來看,電網側儲能、發電側儲能、微電網系統、電力輔助服務、用戶側儲能、光儲充電站、通信儲能、應急電源、家庭儲能都將得到大力發展。當前,我國儲能產業從項目設計、項目規劃、項目建設、系統優化、項目運行、項目運維都積累了豐富的數據與經驗,為今后儲能技術大規模應用奠定了扎實基礎。

  但儲能發展也面臨著諸多挑戰,目前儲能成本高、儲能電站盈利性不明顯、融資較難都是儲能產業發展的幾大痛點。從產品本身來說,儲能市場迫切需要低成本的、安全可靠的儲能電池,目前儲能系統技術在系統成本、轉換效率、壽命、安全性以及運維和回收等問題上還有待進一步創新。從外部環境來看,儲能的政策體系和價格機制還不完善,參與電力市場的機制不健全,儲能系統的獨立性價值還難以發揮。

  通過國際交流,我們發現中國儲能產業與國際儲能產業發展實際相差不遠。在新型儲能技術研發、成本控制、產品結構、標準體系、安全控制等方面,中國與國際基本處于同一發展水平。但在系統集成、電池熱管理技術、電池壽命和效率等方面,我們與發達國家還有一定差距。

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