隨著全球能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和新能源的快速發(fā)展,儲(chǔ)能技術(shù)作為平衡供需、提升電力系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵手段,正受到越來(lái)越多的關(guān)注。儲(chǔ)能技術(shù)通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備存儲(chǔ)能量,并在需要時(shí)釋放,對(duì)電力系統(tǒng)的削峰填谷、頻率調(diào)節(jié)、緊急備用等起到至關(guān)重要的作用。本文綜合分析了儲(chǔ)能技術(shù)的分類、應(yīng)用場(chǎng)景、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成,以及中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)政策背景和發(fā)展現(xiàn)狀,并對(duì)儲(chǔ)能未來(lái)發(fā)展技術(shù)方向進(jìn)行探討。
(一)儲(chǔ)能的定義和分類
根據(jù)國(guó)家能源局定義,儲(chǔ)能是指通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲(chǔ)起來(lái),在需要時(shí)再釋放的過(guò)程,通常儲(chǔ)能主要指電力儲(chǔ)能。目前按照能量?jī)?chǔ)存方式,儲(chǔ)能可分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能三類,其中物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等,化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等,電磁儲(chǔ)能主要包括超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能。目前儲(chǔ)能技術(shù)中最成熟的是抽水蓄能,主要用于電力系統(tǒng)削峰、填谷、調(diào)頻、緊急事故備用等,目前仍為主要的裝機(jī)技術(shù)路線。受整體建設(shè)周期過(guò)長(zhǎng)和站址資源約束,近年來(lái)抽水蓄能整體增速放緩,根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì),截至2023年底,全球已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模289.2GW,年增長(zhǎng)率21.9%,抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)占比為 67%,首次低于70%,與2022年同期相比下降12.3個(gè)百分點(diǎn)。電化學(xué)儲(chǔ)能是當(dāng)前階段新型儲(chǔ)能建設(shè)的主流技術(shù)路徑,相比物理蓄能,電化學(xué)儲(chǔ)能建設(shè)周期短,且具有爬坡速率高、啟停時(shí)間短、調(diào)節(jié)速率快等優(yōu)勢(shì),可適配電力系統(tǒng)的各類需求。電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鋰離子電池、鉛蓄電池、鈉硫電池等,在使用壽命方面,液流>鋰離子>鈉離子>鉛蓄電池,其中鋰離子儲(chǔ)能電池成本優(yōu)勢(shì)大,受益于其產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度,在全球范圍內(nèi)最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化、規(guī)?;膽?yīng)用,在全球新型儲(chǔ)能市場(chǎng)中占主導(dǎo)地位。根據(jù)CNESA數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),截止2023年,新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)91.3GW,是2022年同期的近兩倍。其中,鋰離子電池繼續(xù)高速增長(zhǎng),年增長(zhǎng)率超過(guò)100%。電能從生產(chǎn)到最終使用,需要經(jīng)歷生產(chǎn)電(發(fā)電站)、傳輸電(電網(wǎng)公司)、使用電(工商業(yè)或用戶)這三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此根據(jù)儲(chǔ)能應(yīng)用的具體環(huán)節(jié),可以將其分為三大場(chǎng)景:發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能、電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能(也稱輸配側(cè)儲(chǔ)能)和用戶側(cè)儲(chǔ)能。主要服務(wù)于集中式發(fā)電廠,特別是可再生能源發(fā)電,包括:發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能在可再生能源發(fā)電中,通過(guò)在發(fā)電量過(guò)剩時(shí)存儲(chǔ)多余電能,并在發(fā)電量不足時(shí)釋放,平滑輸出波動(dòng),確保穩(wěn)定供電。同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以在電力需求低谷時(shí)儲(chǔ)存電能,在需求高峰時(shí)釋放,以平衡電網(wǎng)負(fù)荷,減少峰谷差異,提高發(fā)電廠的運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)效益。儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)靈活調(diào)度發(fā)電設(shè)備,快速響應(yīng)電力需求變化,提高發(fā)電廠的整體效率,減少設(shè)備頻繁啟停,降低維護(hù)成本。此外,儲(chǔ)能系統(tǒng)可以減少棄風(fēng)棄光現(xiàn)象,存儲(chǔ)多余可再生能源電力,避免資源浪費(fèi),提高利用率。(3)頻率調(diào)節(jié)和電力市場(chǎng)參與儲(chǔ)能系統(tǒng)可以快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率變化,提供頻率調(diào)節(jié)服務(wù),提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)電價(jià)套利進(jìn)行市場(chǎng)交易,提供輔助服務(wù)如調(diào)峰、調(diào)頻和備用電源,獲取經(jīng)濟(jì)收益。(4)支持微電網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)在微電網(wǎng)和離網(wǎng)系統(tǒng)中,儲(chǔ)能系統(tǒng)作為主要能源調(diào)度和管理手段,確保系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行和穩(wěn)定供電,特別在偏遠(yuǎn)地區(qū)或?yàn)?zāi)害恢復(fù)期間發(fā)揮重要作用,同時(shí)還能延緩電網(wǎng)擴(kuò)容投資,降低基礎(chǔ)設(shè)施成本。(1)調(diào)峰填谷與電能質(zhì)量改善電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)在電力需求低谷時(shí)儲(chǔ)存多余電能,并在需求高峰時(shí)釋放,以平衡電網(wǎng)負(fù)荷,減少峰谷差異,提高電網(wǎng)運(yùn)行效率。同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)還能緩解電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問(wèn)題,如電壓暫降、閃變和諧波,通過(guò)提供穩(wěn)定的電能輸出和無(wú)功補(bǔ)償,提升電能質(zhì)量。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以快速響應(yīng)電網(wǎng)頻率和電壓變化,通過(guò)充放電調(diào)節(jié)頻率,提供頻率調(diào)節(jié)服務(wù),以及通過(guò)調(diào)節(jié)無(wú)功功率來(lái)維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。這些功能有助于維持電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定性,提升電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。儲(chǔ)能系統(tǒng)在電網(wǎng)發(fā)生故障或停電時(shí),可以作為備用電源提供緊急供電,確保關(guān)鍵設(shè)施和緊急服務(wù)的連續(xù)性。此外,儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在電網(wǎng)大規(guī)模停電后,提供初始電力支持,幫助電網(wǎng)重新啟動(dòng)和恢復(fù)運(yùn)行,增強(qiáng)電網(wǎng)的恢復(fù)力和應(yīng)急響應(yīng)能力。(4)支持可再生能源并網(wǎng)與延緩電網(wǎng)擴(kuò)容儲(chǔ)能系統(tǒng)在支持可再生能源并網(wǎng)方面發(fā)揮重要作用,通過(guò)平滑輸出、調(diào)峰調(diào)谷和頻率調(diào)節(jié),確??稍偕茉窗l(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的無(wú)縫連接,提升電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性。同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)可以優(yōu)化電力傳輸,緩解高峰負(fù)荷壓力,延緩或避免大規(guī)模電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施投資,降低電網(wǎng)擴(kuò)容需求主要應(yīng)用于家庭、商業(yè)和工業(yè)用戶,包括:(1)成本優(yōu)化與經(jīng)濟(jì)效益用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)在電價(jià)較低的谷時(shí)段儲(chǔ)存電能,并在電價(jià)較高的峰時(shí)段釋放,降低用戶電費(fèi)成本。此外,儲(chǔ)能系統(tǒng)可以與電動(dòng)汽車充電相結(jié)合,在電價(jià)低谷時(shí)段儲(chǔ)電,在電價(jià)高峰時(shí)段為電動(dòng)汽車充電,進(jìn)一步優(yōu)化充電成本。儲(chǔ)能系統(tǒng)與分布式可再生能源發(fā)電(如家庭光伏系統(tǒng))結(jié)合,存儲(chǔ)多余的可再生能源電力,在需要時(shí)使用,提升能源自主性和獨(dú)立性。這一應(yīng)用不僅提高了可再生能源的利用率,還減少了對(duì)電網(wǎng)的依賴。在電網(wǎng)停電或發(fā)生電力中斷時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)作為備用電源,保障重要負(fù)荷的連續(xù)供電。同時(shí),儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)瞬間響應(yīng)緩解電壓波動(dòng)和頻率變化,改善電能質(zhì)量,保護(hù)敏感設(shè)備,提高電能使用的可靠性和穩(wěn)定性。儲(chǔ)能系統(tǒng)參與電網(wǎng)的需求響應(yīng)計(jì)劃,在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)段響應(yīng)調(diào)度信號(hào),通過(guò)放電或減少用電,幫助電網(wǎng)緩解高峰負(fù)荷,獲得需求響應(yīng)激勵(lì)。結(jié)合智能家居系統(tǒng),儲(chǔ)能系統(tǒng)可以通過(guò)智能能源管理系統(tǒng)(EMS)優(yōu)化家用電器的使用時(shí)間,最大化利用儲(chǔ)能系統(tǒng),提升家庭能源管理的智能化和便捷性。儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)鏈分為上中下游,上游主要包括電池原材料、逆變器、管理系統(tǒng);中游主要包括電池、儲(chǔ)能逆變器、電池管理系統(tǒng)(BMS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、其他電器設(shè)備、以及儲(chǔ)能系統(tǒng)集成;下游產(chǎn)業(yè)涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用和服務(wù),包括儲(chǔ)能各應(yīng)用場(chǎng)景的系統(tǒng)安裝商和服務(wù)提供商等。儲(chǔ)能中游部件是儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心設(shè)備,是產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)。
二、中國(guó)儲(chǔ)能政策與發(fā)展現(xiàn)狀
(一)儲(chǔ)能發(fā)展背景
近年來(lái),我國(guó)可再生能源在保障能源供應(yīng)方面發(fā)揮的作用越來(lái)越明顯。截至2023年底,全國(guó)新能源和可再生能源發(fā)電裝機(jī)突破15億千瓦、達(dá)到15.2億千瓦,其中,風(fēng)電光伏發(fā)電裝機(jī)突破10億千瓦、達(dá)到10.5億千瓦,在全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)中的比重達(dá)到34%,超過(guò)1/3。而隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電模式的逐漸成熟,為了提升整體電力系統(tǒng)的可靠性,協(xié)調(diào)資源的靈活使用和穩(wěn)定消納,市場(chǎng)儲(chǔ)能的需求也逐步增加,在此背景下,新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提速,技術(shù)呈現(xiàn)多元化發(fā)展態(tài)勢(shì)。從儲(chǔ)能電池行業(yè)政策發(fā)展歷程來(lái)看,“八五”計(jì)劃至“十一五”規(guī)劃時(shí)期,國(guó)家層面主要強(qiáng)調(diào)推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;儲(chǔ)能電池的相關(guān)概念在“十二五”規(guī)劃中開始被提及,綱要明確要發(fā)展儲(chǔ)能等先進(jìn)技術(shù);“十三五”規(guī)劃進(jìn)一步明確為大力推進(jìn)高效儲(chǔ)能與分布式能源系統(tǒng)領(lǐng)域創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化;2021年,“十四五”規(guī)劃在儲(chǔ)能技術(shù)、儲(chǔ)能能力、儲(chǔ)能項(xiàng)目方面都做出了要求。圖表2:中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃-儲(chǔ)能電池政策的演變資料來(lái)源:前瞻產(chǎn)業(yè)研究院,泓創(chuàng)智勝整理
2.國(guó)家層面儲(chǔ)能行業(yè)政策進(jìn)入“十四五”發(fā)展的新階段,儲(chǔ)能在未來(lái)我國(guó)能源體系建設(shè)中的關(guān)鍵地位越發(fā)突顯,國(guó)家層面關(guān)于儲(chǔ)能電池行業(yè)發(fā)展的政策頻頻發(fā)布。《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出,前瞻謀劃未來(lái)產(chǎn)業(yè),在類腦智能、量子信息、基因技術(shù)、未來(lái)網(wǎng)絡(luò)、深??仗扉_發(fā)、氫能與儲(chǔ)能等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域,組織實(shí)施未來(lái)產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃,謀劃布局一批未來(lái)產(chǎn)業(yè);構(gòu)建現(xiàn)代能源體系,加快電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施智能化改造和智能微電網(wǎng)建設(shè),提高電力系統(tǒng)互補(bǔ)互濟(jì)和智能調(diào)節(jié)能力,加強(qiáng)源網(wǎng)荷儲(chǔ)銜接,提升清潔能源消納和存儲(chǔ)能力,提升向邊遠(yuǎn)地區(qū)輸配電能力,推進(jìn)煤電靈活性改造,加快抽水蓄能電站建設(shè)和新型儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?;瘧?yīng)用。國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家能源局共同印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》,提出到2025年,新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段,具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件;到2030年,新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展;結(jié)合首臺(tái)(套)技術(shù)裝備示范應(yīng)用、綠色技術(shù)創(chuàng)新體系支持 政策,積極推動(dòng)各地加大支持力度。鼓勵(lì)各地根據(jù)實(shí)際需要對(duì)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目投資建設(shè)、并網(wǎng)調(diào)度、運(yùn)行考核等方面給予政策支持。有效利用現(xiàn)有資金渠道,積極支持新型儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化及應(yīng)用項(xiàng)目。支持將新型儲(chǔ)能納入綠色金融體系,推動(dòng)設(shè)立儲(chǔ)能發(fā)展基金,健全社會(huì)資本融資手段。國(guó)務(wù)院總理李強(qiáng)在2024年3月5日在政府工作報(bào)告中提出,加強(qiáng)大型風(fēng)電光伏基地和外送通道建設(shè),推動(dòng)分布式能源開發(fā)利用,發(fā)展新型儲(chǔ)能,促進(jìn)綠電使用和國(guó)際互認(rèn),發(fā)揮煤炭、煤電兜底作用,確保經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展用能需求。國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)《2024—2025年節(jié)能降碳行動(dòng)方案》的通知中提到,提升可再生能源消納能力。加快建設(shè)大型風(fēng)電光伏基地外送通道,提升跨省跨區(qū)輸電能力。加快配電網(wǎng)改造,提升分布式新能源承載力。積極發(fā)展抽水蓄能、新型儲(chǔ)能;加快建設(shè)大型風(fēng)電光伏基地外送通道,提升跨省跨區(qū)輸電能力。加快配電網(wǎng)改造,提升分布式新能源承載力。大力發(fā)展微電網(wǎng)、虛擬電廠、車網(wǎng)互動(dòng)等新技術(shù)新模式。到2025年底,全國(guó)抽水蓄能、新型儲(chǔ)能裝機(jī)分別超過(guò)6200萬(wàn)千瓦、4000萬(wàn)千瓦;各地區(qū)需求響應(yīng)能力一般應(yīng)達(dá)到最大用電負(fù)荷的3%—5%,年度最大用電負(fù)荷峰谷差率超過(guò)40%的地區(qū)需求響應(yīng)能力應(yīng)達(dá)到最大用電負(fù)荷的5%以上。國(guó)家能源局《關(guān)于促進(jìn)新型儲(chǔ)能并網(wǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》,提到規(guī)范新型儲(chǔ)能并網(wǎng)接入管理,電網(wǎng)企業(yè)及電力調(diào)度機(jī)構(gòu)須制定新型儲(chǔ)能并網(wǎng)細(xì)則及并網(wǎng)服務(wù)工作指引等,明確并網(wǎng)流程、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和涉網(wǎng)試驗(yàn)要求。電力調(diào)度機(jī)構(gòu)按照平等互利、協(xié)商一致和確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的原則,組織新型儲(chǔ)能開展并網(wǎng)驗(yàn)收并簽訂并網(wǎng)調(diào)度協(xié)議,新型儲(chǔ)能應(yīng)在并網(wǎng)后規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成全部涉網(wǎng)試驗(yàn)。《工業(yè)和信息化部等七部門關(guān)于加快推動(dòng)制造業(yè)綠色化發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提到前瞻布局綠色低碳領(lǐng)域未來(lái)產(chǎn)業(yè),聚焦儲(chǔ)能在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)等電力系統(tǒng)各類應(yīng)用場(chǎng)景,開發(fā)新型儲(chǔ)能多元技術(shù),打造新型電力系統(tǒng)所需的儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)品矩陣,實(shí)現(xiàn)多時(shí)間尺度儲(chǔ)能規(guī)?;瘧?yīng)用。《工業(yè)和信息化部等七部門關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見》,提出未來(lái)能源。聚焦核能、核聚變、氫能、生物質(zhì)能等重點(diǎn)領(lǐng)域,打造“采集-存儲(chǔ)-運(yùn)輸-應(yīng)用”全鏈條的未來(lái)能源裝備體系。研發(fā)新型晶硅太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池等高效太陽(yáng)能電池及相關(guān)電子專用設(shè)備,加快發(fā)展新型儲(chǔ)能,推動(dòng)能源電子產(chǎn)業(yè)融合升級(jí)。隨著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,儲(chǔ)能電池市場(chǎng)也隨之打開,對(duì)此全國(guó)各個(gè)省市也陸續(xù)發(fā)布政策規(guī)劃推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展,從而帶動(dòng)儲(chǔ)能電池行業(yè)的發(fā)展。廣東省為全國(guó)經(jīng)濟(jì)大省和制造業(yè)大省,新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正在領(lǐng)跑全國(guó)。2024年廣東省政府工作報(bào)告提到,廣東2023年新型儲(chǔ)能在建項(xiàng)目100個(gè)、總投資2290億元,成為全國(guó)儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)配套最全的地區(qū)。政策方面,2023年3月,廣東省人民政府印發(fā)《廣東省推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出2027年全省新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入達(dá)到1萬(wàn)億元總目標(biāo)。省發(fā)展改革委會(huì)同有關(guān)部門在儲(chǔ)能產(chǎn)品、儲(chǔ)能電站規(guī)劃、參與電力市場(chǎng)交易等方面出臺(tái)14項(xiàng)配套支持政策,廣州、深圳等12個(gè)地級(jí)以上市出臺(tái)配套文件,全省形成“1+N+N”政策體系。廣州、深圳分別成立規(guī)模100億元、200億元的新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)基金,形成政府資金和社會(huì)資本共同推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的合力。2023年4月,廣東省能源局、國(guó)家能源局南方監(jiān)管局印發(fā)了《廣東省新型儲(chǔ)能參與電力市場(chǎng)交易實(shí)施方案》的通知。方案規(guī)定,獨(dú)立儲(chǔ)能可作為獨(dú)立主體參與電力市場(chǎng)交易。獨(dú)立儲(chǔ)能指滿足接入條件的、接入公共電網(wǎng)的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目(包括在發(fā)電企業(yè)、電力用戶計(jì)量關(guān)口外并網(wǎng))。電源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目,與發(fā)電企業(yè)作為整體,聯(lián)合參與電力市場(chǎng)交易。電源側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目指在發(fā)電企業(yè)計(jì)量關(guān)口的并網(wǎng)的儲(chǔ)能項(xiàng)目。用戶側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目,與電力用戶作為整體聯(lián)合參與市場(chǎng)交易。2024年1月,廣東省市場(chǎng)監(jiān)管局印發(fā)了《關(guān)于發(fā)揮市場(chǎng)監(jiān)管職能推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》,從9個(gè)方面提出20條務(wù)實(shí)舉措,推動(dòng)構(gòu)建技術(shù)、市場(chǎng)、政策驅(qū)動(dòng)良好局面,加快推動(dòng)廣東省新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。其中提出,要優(yōu)化新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)準(zhǔn)入、健全新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)體系、推動(dòng)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈深度融合等,著眼于充分發(fā)揮市場(chǎng)監(jiān)管職能。(三)中國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展現(xiàn)狀在政策的推動(dòng)下,我國(guó)儲(chǔ)能項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)。截至2023年底,全國(guó)已建成投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)3139萬(wàn)千瓦/6687萬(wàn)千瓦時(shí),平均儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)2.1小時(shí)。2023年新增裝機(jī)規(guī)模約2260萬(wàn)千瓦/4870萬(wàn)千瓦時(shí),較2022年底增長(zhǎng)超過(guò)260%,近10倍于“十三五”末裝機(jī)規(guī)模。從投資規(guī)模來(lái)看,“十四五”以來(lái),新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)直接推動(dòng)經(jīng)濟(jì)投資超1千億元,帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游進(jìn)一步拓展,成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展“新動(dòng)能”。根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2024》,預(yù)計(jì)“十四五”最后兩年,新增儲(chǔ)能裝機(jī)仍呈快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì),超額完成目前各省的規(guī)劃目標(biāo);“十五五”呈現(xiàn)一個(gè)平穩(wěn)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。保守場(chǎng)景下,預(yù)計(jì)2028年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到168.7GW,2024-2028年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為37.4%;預(yù)計(jì)2030年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到221.2GW,2024-2030年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為30.4%,年平均新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模為26.6GW。理想場(chǎng)景下,預(yù)計(jì)2028年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到220.9GW,2024-2028年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為45.0%。預(yù)計(jì)2030年新型儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到313.9GW,2024-2030年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為37.1%,年平均新增儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模為39.9GW。
(一)儲(chǔ)能市場(chǎng)與國(guó)產(chǎn)化替代趨勢(shì)
從技術(shù)路線發(fā)展來(lái)看,目前技術(shù)進(jìn)步最快的是電化學(xué)儲(chǔ)能,其中鋰離子電池技術(shù)較為成熟、商業(yè)化初具規(guī)模,而鈉硫電池正加快商業(yè)應(yīng)用部署,液流電池加速示范應(yīng)用;物理儲(chǔ)能方面,壓縮空氣儲(chǔ)能及飛輪儲(chǔ)能技術(shù)正在加快商業(yè)應(yīng)用部署;電磁儲(chǔ)能,氫儲(chǔ)能等其他類型的新型儲(chǔ)能技術(shù)由于技術(shù)成熟度較低,大部分處于開發(fā)和示范應(yīng)用階段。而就儲(chǔ)能市場(chǎng)而言,成熟化發(fā)展對(duì)應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈中,不光依靠上游原材料的自主供給,也需憑借核心元器件國(guó)產(chǎn)化和核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化、先進(jìn)化從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)效率提升、循環(huán)壽命延長(zhǎng)和系統(tǒng)成本的降低。電化學(xué)儲(chǔ)能方面,中游儲(chǔ)能系統(tǒng)的制造、集成商正通過(guò)提升電池電芯和模組、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和變流器四大主要環(huán)節(jié)的產(chǎn)品和技術(shù)國(guó)產(chǎn)化能力提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。以鋰離子電池儲(chǔ)能為例,目前我國(guó)整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于世界前列。但部分高精尖設(shè)備例如高精度膜頭、干法極片設(shè)備仍需進(jìn)口供給。(二)未來(lái)發(fā)展技術(shù)方向現(xiàn)階段,鋰離子電池的安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等取得較大突破,產(chǎn)業(yè)化的條件日漸成熟,正處于由技術(shù)積累向產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)的關(guān)鍵時(shí)期,超級(jí)電容器、壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等技術(shù)將引領(lǐng)未來(lái)分布式儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)變革,也是國(guó)家高技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)支持方向。(1)超級(jí)電容器--提供瞬時(shí)功率,快速應(yīng)急超級(jí)電容的電學(xué)特性決定了其直接做功的瞬時(shí)補(bǔ)償特征突出,并且功率損耗較低。在一些極端理想場(chǎng)景下,對(duì)于基于安全性考慮的響應(yīng)效率和基于功率要求的超高功率特征,決定了其在重要的工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施(通信、軌道交通等)均具備很理想的適用性。同時(shí),如果能匹配其他的儲(chǔ)能方式,實(shí)現(xiàn)高功低釋的電能轉(zhuǎn)化,其場(chǎng)景應(yīng)用將會(huì)更加靈活廣泛。(2)飛輪--儲(chǔ)能密度較高,可靠性高,無(wú)污染飛輪儲(chǔ)能是一種利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪存儲(chǔ)能量的技術(shù)。在儲(chǔ)能階段,通過(guò)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)飛輪,使飛輪加速到一定的轉(zhuǎn)速,將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;在能量釋放階段,飛輪減速帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)作發(fā)電機(jī)運(yùn)行,將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。飛輪儲(chǔ)能具有儲(chǔ)能密度較高、充放電次數(shù)與充放電深度無(wú)關(guān)、能量轉(zhuǎn)換效率高、可靠性高、易維護(hù)、使用環(huán)境條件要求低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。但大規(guī)模的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的研制在高速低損耗軸承、發(fā)電/電動(dòng)機(jī)、散熱和真空等技術(shù)上還有難度。目前飛輪儲(chǔ)能技術(shù)主要有兩個(gè)分支,一是以接觸式機(jī)械軸承為代表的大容量飛輪儲(chǔ)能技術(shù),其主要特點(diǎn)是儲(chǔ)存動(dòng)能、釋放功率大,一般用于短時(shí)大功率放電和電力調(diào)峰場(chǎng)合。二是以磁懸浮軸承為代表的中小容量飛輪儲(chǔ)能技術(shù),其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、效率更高,一般用作飛輪電池、不間斷電源等。隨著可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中所占比重的增加,長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的重要性日益凸顯。風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的比重越高,對(duì)于減少能源浪費(fèi)、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)頻率和峰值調(diào)節(jié)以及長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的需求也越迫切。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)以其在電力平移、系統(tǒng)平衡、大規(guī)模電力儲(chǔ)存和穩(wěn)定性保障方面的優(yōu)勢(shì),超越了短時(shí)儲(chǔ)能解決方案。(1)壓縮空氣--大規(guī)模儲(chǔ)能能力,對(duì)環(huán)境影響較小壓縮空氣儲(chǔ)能是一種利用空氣作為儲(chǔ)存介質(zhì)的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)具備應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能廣闊場(chǎng)景。壓縮空氣儲(chǔ)能主要性能上與抽蓄相近,與鋰離子電池儲(chǔ)能相比具有容量大、儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)、壽命長(zhǎng)、安全性高等多種優(yōu)勢(shì)。與抽蓄相比,壓縮空氣儲(chǔ)能建設(shè)周期短,建設(shè)布局受站址資源約束較少,基于人工硐室的壓縮空氣儲(chǔ)能在全國(guó)均可選址,布局相對(duì)靈活,具備與電力系統(tǒng)需求結(jié)合的有利條件。同時(shí),壓縮空氣儲(chǔ)能可提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,能夠緩解新能源高滲透率帶來(lái)的系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性問(wèn)題。新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間、高安全、低成本的儲(chǔ)能技術(shù)作為支撐技術(shù),以促進(jìn)新能源大規(guī)模開發(fā)消納、支撐電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、保障用戶靈活高效用能。壓縮空氣儲(chǔ)能的特點(diǎn)契合新型電力系統(tǒng)發(fā)展需求,具有廣闊的發(fā)展前景。在電站規(guī)模方面,壓縮空氣儲(chǔ)能單機(jī)規(guī)模正逐步接近抽水蓄能,當(dāng)前國(guó)內(nèi)已有多個(gè)300MW壓縮空氣儲(chǔ)能電站在建。中國(guó)能建也在積極開展相關(guān)工作,湖北應(yīng)城300MW鹽穴儲(chǔ)氣壓縮空氣儲(chǔ)能電站、甘肅酒泉300MW人工硐室壓縮空氣儲(chǔ)能電站均在建設(shè)中。在儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)方面,壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)功率與容量分離,通過(guò)擴(kuò)大存儲(chǔ)容積可延長(zhǎng)儲(chǔ)能時(shí)間,可實(shí)現(xiàn)4-8小時(shí)的長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能。在安全性方面,壓縮空氣儲(chǔ)能電站核心設(shè)備與傳統(tǒng)火力發(fā)電站類似,沒有燃爆風(fēng)險(xiǎn)。在成本方面,壓縮空氣儲(chǔ)能成本正逐步降低,目前單位千瓦造價(jià)在6000-10000元/kW范圍內(nèi),部分地區(qū)單位千瓦造價(jià)可與當(dāng)?shù)爻樗钅芙咏4送?,壓縮空氣儲(chǔ)能電站采用大容量同步電機(jī),可為電網(wǎng)提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量支撐。未來(lái)壓縮空氣儲(chǔ)能大規(guī)模應(yīng)用還需要重點(diǎn)解決以下問(wèn)題:一是需要進(jìn)一步提升壓縮、膨脹等環(huán)節(jié)的熱利用與轉(zhuǎn)化效能,將電站整體效率提高至70%以上;二是需加快推動(dòng)高負(fù)荷高效壓縮機(jī)、膨脹機(jī)以及儲(chǔ)換熱部件等關(guān)鍵設(shè)備研發(fā),推動(dòng)300MW級(jí)設(shè)備的定型和降本增效;三是提高地質(zhì)勘探技術(shù),優(yōu)化地下工程施工技術(shù),提高人工造穴技術(shù)水平,以提高電站布局靈活性;四是針對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù),研究建立充分體現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能價(jià)值的電價(jià)機(jī)制,完善相應(yīng)電力市場(chǎng)規(guī)則。壓縮空氣長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)因其大規(guī)模儲(chǔ)能能力和對(duì)環(huán)境影響較小的特點(diǎn),被視為未來(lái)電力系統(tǒng)的重要組成部分,尤其在推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和提高可再生能源利用率方面具有重要作用。(2)液流電池儲(chǔ)能--大規(guī)模高效,技術(shù)日趨成熟液流電池由電堆單元、電解液、電解液存儲(chǔ)供給單元以及管理控制單元等部分構(gòu)成。區(qū)別于其他電池儲(chǔ)能裝置,液流電池將反應(yīng)活性物質(zhì)儲(chǔ)存于電解質(zhì)溶液中,可實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)與能量?jī)?chǔ)存場(chǎng)所的分離,使得電池功率與儲(chǔ)能容量設(shè)計(jì)相對(duì)獨(dú)立,適合大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能需求。目前典型液流電池體系包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等。液流電池有擴(kuò)展性高的優(yōu)點(diǎn)。液流電池功率與儲(chǔ)能解耦,擴(kuò)展性較高,適合4小時(shí)以上的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能;液流電池循環(huán)壽命長(zhǎng)。可深度放電而不損傷電池,電池使用壽命長(zhǎng),循環(huán)次數(shù)約為鋰離子電池的3倍;但是,現(xiàn)存問(wèn)題是成本較高,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前全釩液流電池成本大約在3-3.2元/Wh。這個(gè)問(wèn)題會(huì)影響液流電池儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模的擴(kuò)大和市場(chǎng)化的提高。(3)氫儲(chǔ)能--能量維度、時(shí)間維度和空間維度上具有突出優(yōu)勢(shì)氫儲(chǔ)能作為一種零碳超長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù),是氫能的重要利用形式,是新型電力系統(tǒng)的有力支撐。氫及其衍生物可滿足大容量、跨季節(jié)儲(chǔ)能需求。氫儲(chǔ)能是一種長(zhǎng)時(shí)、大規(guī)模的儲(chǔ)能。在新能源消納方面,氫儲(chǔ)能在放電時(shí)間(小時(shí)至季度)和容量規(guī)模(百吉瓦級(jí)別)上的優(yōu)勢(shì)比其他儲(chǔ)能明顯;并且不受地理環(huán)境限制。相較于抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能等大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù),氫能源不需要特定的地理?xiàng)l件且不會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境;但是,氫能源有效率較低的問(wèn)題。氫儲(chǔ)能系統(tǒng)效率相對(duì)較低,狹義氫儲(chǔ)能的“電-氫-電”過(guò)程存在兩次能量轉(zhuǎn)換,整體效率僅有40%左右。中國(guó)能建也將氫能作為未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)方向之一,正在積極探索相關(guān)工程應(yīng)用,推動(dòng)“中能建吉林松原綠色氫氨醇一體化新技術(shù)示范項(xiàng)目”等氫能項(xiàng)目建設(shè)。該項(xiàng)目利用新能源制氫氨醇,年產(chǎn)綠色合成氨20萬(wàn)噸、綠色甲醇2萬(wàn)噸,是全球領(lǐng)先的柔性合成氨示范工程,也是全球最大體量的綠色氫氨醇一體化項(xiàng)目,這在開拓我國(guó)新能源和氫能利用新途徑,探索氫儲(chǔ)能技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中應(yīng)用等方面將發(fā)揮重要示范作用。
在全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和新能源快速發(fā)展的背景下,儲(chǔ)能技術(shù)作為提升電力系統(tǒng)靈活性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵,受到日益關(guān)注。得益于國(guó)家和地方政府的政策推動(dòng),中國(guó)在儲(chǔ)能領(lǐng)域的發(fā)展迅速, “十四五”規(guī)劃期間,新型儲(chǔ)能市場(chǎng)預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。展望未來(lái),儲(chǔ)能技術(shù)將繼續(xù)朝著高安全性、高效率和低成本的方向發(fā)展。長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù),因其能夠提供大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能解決方案,在政策推動(dòng)和技術(shù)進(jìn)步下,未來(lái)或成為支持高比例可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)。隨著技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn),儲(chǔ)能行業(yè)將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展空間。
[1]中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)研究報(bào)告. (2023). 36氪.[2]東吳證券,曾朵紅. (2022). 儲(chǔ)能行業(yè)深度研究報(bào)告:國(guó)內(nèi)大儲(chǔ)如火如荼,儲(chǔ)能模.[3]儲(chǔ)能行業(yè)策略報(bào)告 2024 年. (2024). 電力設(shè)備,國(guó)元證券.[4]iResearch Inc. (2023). 中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)研究報(bào)告.[5]2023年中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報(bào)告. (2023).[6]中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)/中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA). (2023). 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書 2023.[7]CIES2024. (2024). 重磅發(fā)布《2024年中國(guó)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》.[8]KPMG. (2023). 新型儲(chǔ)能 助力能源轉(zhuǎn)型.[9]《艾瑞咨詢:2023年中國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)研究報(bào)告》的十個(gè)要點(diǎn)總結(jié). (2023).