破解四大难题,促进新型储能发展行稳致远
字号
新型储能是推动能源绿色低碳转型的重要基础设施,也是统筹好低碳、安全和经济的关键技术手段。技术创新和相关政策文件的出台,推动了包括新型储能在内的灵活性资源的快速发展,新型储能成功向商业化初期过渡。然而,新型储能高质量规模化发展仍面临成本下降难、安全防控难、高效利用难和投资回收难等问题,导致进一步扩大规模、提高效益的动力不足。为此,建议结合长期发展要求与短期发展障碍,进一步优化新型储能的发展节奏;“十四五”时期,以工业园区规模化示范项目和新能源基地配套项目为重点,进一步创新发展模式,培育具备商业化能力的运行机制;以短养长,完善政策和市场环境,激发新型储能发展内生动力;加强技术创新,完善相关标准,持续推动新型储能技术的安全性和经济性提升。

关键词:新型储能 供应链韧性 体制机制 安全防控

以锂电池为代表的新型储能正在进入规模化发展阶段,开发和利用模式不断创新,将会成为重要的电力灵活性调节资源,有力支撑我国的“双碳”目标实现。需妥善解决成本下降难、安全防控难、高效利用难和投资回收难等问题,促进新型储能稳健发展。

一、我国新型储能正进入规模化发展阶段

新型储能是指包括电化学储能、飞轮储能、压缩空气储能等除抽水蓄能外的储能技术 。电动汽车产业发展的溢出效应,带动以锂电池为主的新型储能快速发展,二者的年新增装机量在十年间分别增长了54倍和139倍(见下图)。根据相关机构梳理,在已投运的新型储能中,约90%的装机规模为锂电池储能,6%的装机规模为其他技术路线的电化学储能(铅蓄电池、液流电池、钠流电池等)。

chune0011.jpg

新型储能技术经济性不断提高,“十四五”末可实现商业规模化部署。动力电池激烈的市场竞争带动了锂电池技术的快速进步,电池循环寿命已超过5000次,锂电池储能的日历寿命也向10―15年水平迈进。新型储能系统初投资成本由2012年的2万元/千瓦时下降至2021年的1200―1500元/千瓦时,2021年初青海光伏竞价项目配套储能系统的报价甚至低至1060元/千瓦时。未来,锂电池储能系统的技术成本仍有进一步下降的空间。排除供应链等其他因素,预计储能系统的技术成本仍可降低100元/千瓦时。《“十四五”新型储能发展实施方案》提出了到2025年进入规模化发展阶段、到2030年实现全面市场化发展的目标。

新型储能应用规模大幅提升,开发利用新模式不断涌现。截至2021年底,全国新型储能规模达567万千瓦,约占全球总规模的20%;当年新增装机240万千瓦,位列全球首位。从应用场景看,新型储能逐渐渗透至电力系统的各个环节,产业组织新模式也不断涌现。由早期的电网自投自建自运逐步扩展至新能源项目配套、户用储能、网侧储能租赁、分布式储能代理运营、共享储能等(见下表)。全球的新型储能项目在电源侧、电网侧和用户侧的分布各占1/3,但各国的新型储能项目开发利用模式和电网环节分布的差异较大。美国加州和日本以户用储能为主,德国的主要模式是分布式储能,澳大利亚的分布式储能和电网侧储能均较发达,我国早期的新型储能以电网配套示范项目为主,“十四五”以来则以新能源项目配套为主。2021年以来,全国至少17个省区要求新能源项目强制配套储能,已核准和在建的新能源项目配套储能规模近2500万千瓦。

chune002.jpg

电力系统低碳发展为新型储能发展带来新机遇。随着“碳达峰”“碳中和”目标的提出,风光等可再生能源成为能源低碳转型的主力。随着可再生能源比例提升,由其引发的日内功率波动将大幅提高,系统调节灵活性不足的问题愈发突出,尤其是目前在可再生能源占比较高的西北地区,体现在了较高的“弃电率”上。2021年下半年,全国大范围限电的同时,青海省仍出现了高达20%的“弃光率”,体现了高比例可再生能源接入对调节能力的迫切需求。新型储能凭借其快速调节能力、成本下降潜力和低建设环境要求等优势,将成为构建新型电力系统的重要内容。据测算,到2030年,我国新型储能规模需达到1.1亿千瓦,可拉动近2000亿元的直接投资。国际能源署预计,为实现全球净零排放目标,2030年全球新型储能规模将达到6亿千瓦。为支撑其电力系统低碳化,美国的《基础设施法案》提出将为储能发展提供近3亿美元的投资。

二、我国新型储能稳健发展面临四大难题

近期的多起严重的安全事故,叠加疫情对供应链的冲击,影响了新型储能的良好发展势头。另外,由于政策机制的不完善,“用不好”和“盈利难”问题也势必制约产业的长期稳健发展。

安全事故频发暴露技术和标准问题,运行安全防控难。2017年至今,全球共发生50余起新型储能电站的安全事故。2021年,北京市发生了飞轮储能事故造成3人死亡。同年的“4•16”北京储能电站燃爆事故更引发广泛关注。此次事故的根源是电池的热失控,但电站和电池管理的安全防控系统设计缺陷、操作不当和管理制度漏洞提升了事故严重性。这些事故暴露了设备质量、系统设计和安全防控标准、处置机制等多处存在漏洞。强制配套储能的做法更易滋生“以次充好”的现象,进一步加大了安全运行风险。

供应链紧张问题凸显,短期成本下降难。电动汽车需求快速扩张叠加疫情对全球供应链的冲击,2021年以来碳酸锂等上游原材料价格大幅上涨。储能用磷酸铁锂电芯价格由2021年初的600元/千瓦时,涨至当前的1200元/千瓦时。储能系统成本在一年间也相应上涨了约30%。据市场预测,当前的高价可能将维持到今年年底甚至明年上半年,按此价格测算,若配套10%―20%的新型储能设施,光伏电站投资将超过4000元/千瓦,按当地煤电标杆电价并网,全国一半左右的地区的新能源投资不具备经济性。部分地区在未充分论证调节需求的前提下提出新能源项目强配储能的要求,也将进一步推高新型储能需求,不仅影响新能源投资积极性,还将加剧当前供应链紧张的局面。

储能部署与调度运行机制兼容性不强,设施高效利用难。一方面,储能建设布局缺乏更具科学性的规划和评估,“一刀切”的行政性要求无法充分考虑局部的电网调节需求,部分储能资源无法发挥应有的作用,若大范围快速部署,可能会造成短期内的资源浪费。另一方面,调度系统无法对部分已部署储能实现高效调度。经调研,我国大型独立储能模式以外的储能项目利用率较低,主要原因有三:一是受现行政策影响 ,大部分储能资源不是电网资产,不纳入直接调度范围;二是新能源项目配套储能的运行状态未接入调度系统,且并网协议中也未收集储能的信息,调度系统无法调用发电侧的储能资源;三是发电侧和用户侧储能规模远小于火电、抽蓄能等资源,电网集中调度的工作量大且绩效差。随着未来小型、分布式电源和储能资源的接入,如何整合分布式资源以响应系统需求将成为调度机制改革的难点。

价格机制仍不健全,项目投资回收难。随着分时电价政策 的推行,部分储能项目可利用分时电价价差实现一定盈利,但电源侧和电网侧的储能项目仍缺乏盈利模式,社会投资新型的积极性较差。一方面,由于当前的电价设计依据技术品种分类而不是依据提供的服务品种分类,储能投资成本既不能纳入输配电价进行疏导,也无法遵循抽水蓄能的定价方式,通过容量电价回收部分成本。另一方面,各地电量现货市场和辅助服务市场建设进度和规则差异大,市场规模有限,通过优化新能源项目发电曲线和提供辅助服务而获取的收益无法覆盖项目投资成本。部分地方不允许新能源发电项目提供调峰辅助服务,限制了发电侧储能的参与。

三、从三个层次入手,破解新型储能发展的四大难题

为实现新型储能的发展目标,建议结合长期发展要求与短期发展障碍,优化发展节奏,以短养长,完善政策、标准和市场环境,持续推动安全性和经济性提升。

做好产业发展的顶层设计,为新型储能发展注入活力。把握发展节奏,在发展中进一步完善新型储能的发展定位,实现产业政策和市场投资的上下贯通。从上游供应来看,编制锂电产业发展指导意见,引导改善供应链紧张局面,保障和提升供应链稳定性和韧性。从下游应用来看,统筹各类灵活性资源的调节能力和系统调节需求,优化配置源、网、荷侧的储能资源规模和布局。“十四五”时期,应以商业化示范为主,着重在两类场景下功夫:一是为“大基地”项目提供配套,以新能源业主参股共建的形式发展大型共享储能;二是培育第三方能源服务行业,推进工业园区的用户侧分布式储能开发,为工业用户提供高品质的供电服务。

完善体制机制,激发新型储能发展内生动力。市场准入方面,兼顾公平和效率,研究制定电网企业投资运营储能的监管办法,允许独立储能和配套储能的新能源项目参与多品种电力市场。定价机制方面,由依据技术种类定价向依据提供服务种类定价转变,在现货市场中尽快形成反映时空供需变化的价格曲线,完善辅助服务产品构成并合理疏导辅助服务成本,通过完善分时电价机制激活用户侧灵活性资源。调度运行方面,充分调动大电网中源网荷储各个环节的灵活性资源,加快适应分布式能源、微电网等接入的智慧配电网建设,实现对分布式灵活资源的集合优化。

健全安全标准和推进技术创新,提升新型储能安全运行能力。一是尽快实现新型储能电站的过程安全管理,加快建设完善相关技术标准、设计规范、运行规程和针对新型储能的消防指标体系。二是加快建立电池全生命周期的技术指标体系,严格从设计、制造、使用、循环利用、退出等环节把关电池的技术性能,实现电池的高效安全使用。三是以技术创新提高安全水准,继续加强新型储能热失控管理能力,提升安全事故检测预警能力,设计开发适应新型储能电站的新型灭火剂和集成化的消防系统。四是明确市场、能源和消防安全部门的监管责任,建立多级多目标的项目管理平台。

资源与环境政策研究所
韩 雪 李继峰 郭焦锋 俞 敏
钟财富(中国宏观经济研究院能源研究所)
如需获得全文,请致电:010-65232727,或 E-mail:drcreport@vip.sina.com 。
中国民生调查2022
敬请期待
协办单位更多
V
海关总署研究中心
V
中国石油集团国家高端智库研究中心
V
贵州省人民政府发展研究中心
V
成都高质量发展研究院
访问学者招聘公告

中小企业创新活力

问卷调查

关于我们
意见建议
欢迎对中国智库网提出宝贵的意见和建议!